該課題的主要研宄成果為軌跡規(guī)劃方法,,軌跡規(guī)劃涉及到機(jī)器人的機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué),、 動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容,,其研究成果可用于軍事機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域,例如,,火炮自動(dòng)裝填系統(tǒng),、遙 控武器站直瞄系統(tǒng)、直線彈射系統(tǒng)等,。
運(yùn)動(dòng)學(xué)分析一直是并聯(lián)機(jī)器人研究的關(guān)鍵問題,,并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解可分為: 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解和運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解是指在己知末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡,、方向及其時(shí) 間導(dǎo)數(shù)的情況下,,求解各個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的變量值及其時(shí)間導(dǎo)數(shù),它包括位置,、速度和加速 度逆解,。運(yùn)動(dòng)學(xué)正解是指在已知各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)變量值及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)的情況下,求解末端執(zhí) 行器的運(yùn)動(dòng)軌跡,、方向及其時(shí)間導(dǎo)數(shù),,因此它包括位置、速度和加速度正解,。
機(jī)器人的工作空間分為可達(dá)工作空間,、靈巧工作空間、全局工作空間,??蛇_(dá)工作空 間是機(jī)器人末端執(zhí)行器可達(dá)位置點(diǎn)的集合;靈巧工作空間是在滿足給定位姿范圍時(shí)機(jī)器 人末端執(zhí)行器可達(dá)點(diǎn)的集合,;全局工作空間是給定所有位姿時(shí)機(jī)器人末端執(zhí)行器可達(dá)點(diǎn)的集合,。
Delta機(jī)器人軌跡規(guī)劃目標(biāo)如下所示:滿足部分軌跡精確要求,滿足與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位與速度要求,;進(jìn)行軌跡優(yōu)化,,降低系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件的受力與沖擊;提高系統(tǒng)整體的速度,、精度與部件壽命,。
DMC-18X2系列運(yùn)動(dòng)控制卡可直接插入到PCI總線,具有高速通信,、非易失程序存 儲(chǔ)器,、高速編碼器反饋接收,、高抗干擾性(EMI)等強(qiáng)大功能。DMC-18X2專為解決復(fù) 雜運(yùn)動(dòng)難題而設(shè)計(jì),,能夠用于涉及JOG,、PTP定位、多軸聯(lián)動(dòng),、矢量定位,、電子齒輪同 步、電子凸輪,、多任務(wù),、輪廓運(yùn)動(dòng)等??刂破魍ㄟ^可編程加減速對(duì)軌跡進(jìn)行平滑處理,, 可大大減小運(yùn)動(dòng)沖擊。為了滿足復(fù)雜輪廓平滑跟蹤,,DMC-18X2還提供無限直線,、圓弧 線段的矢量進(jìn)給。
本章主要闡述了 Delta機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),,簡要的介紹了離線軌跡規(guī)劃和實(shí)時(shí) 在線軌跡規(guī)劃的應(yīng)用場(chǎng)合,,并對(duì)兩種軌跡規(guī)劃的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了陳述,在Linux系統(tǒng)的機(jī) 器人操作系統(tǒng)ROS下搭建了機(jī)器人的軟硬件,,編寫了機(jī)器人的Galil運(yùn)動(dòng)控制卡程序,, 從Copley驅(qū)動(dòng)器中分別讀取了三種軌跡規(guī)劃方法得到的運(yùn)動(dòng)控制曲線參數(shù),證明了三 種軌跡規(guī)劃方法的實(shí)用性,,并對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,,得到了關(guān)節(jié)空 間和混合空間的軌跡規(guī)劃方法更適合機(jī)器人實(shí)際控制的結(jié)論。最后,,為了實(shí)現(xiàn)用戶友好 型操作,編寫了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制GUI界面,。
五軸精工加工中心精工系統(tǒng)軟件主要由以下五個(gè)模塊組成:人機(jī)界面模塊,、預(yù)處 理模塊、軌跡插補(bǔ)模塊,、PLC控制模塊和位置控制模塊,。
軟PLC運(yùn)行系統(tǒng)是運(yùn)行在RTSS環(huán)境的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序,用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn) 行處理,,將運(yùn)算結(jié)果輸出來控制外部元件的通斷,,主要由以下模塊組成:
軟PLC邏輯控制的具體內(nèi)容有三部分:CNC側(cè)的輔助代碼信息、機(jī)床側(cè)I/O 信號(hào)和人機(jī)界面HMI信號(hào),。
軟件精工是開放式精工系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì),,以軟PLC實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的控 制功能有利于進(jìn)一步提升五軸精工機(jī)床精工系統(tǒng)的性能,,增強(qiáng)精工系統(tǒng)的開放 性,縮小與國外軟件精工的差距,。因此本文在分析當(dāng)前軟PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上,, 以通用的開發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)對(duì)五軸精工加工中心中軟PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,取得 了以下研究成果: