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Delta機(jī)器人工作空間軌跡規(guī)劃|加工中心

上述Delta機(jī)器人的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃及其動力學(xué)軌跡優(yōu)化模型是對關(guān)節(jié)空間驅(qū)動 電機(jī)的軌跡規(guī)劃及其動力學(xué)優(yōu)化模型,，動力學(xué)優(yōu)化后,，減小了所需驅(qū)動電機(jī)力矩和功率 的峰值,。由圖3-12可知,，關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃擬合曲線經(jīng)過運動學(xué)正解轉(zhuǎn)換得到的工作空 間擬合曲線,，在末端執(zhí)行器豎直方向運行階段,，x方向的速度,、加速度擬合曲線稍有抖 動，擬合曲線的加速度峰值相差較大,?？紤]到工作空間的各種情況，例如,，在某些特殊 情況下,，抓取和釋放物體時豎直運行階段水平方向不能抖動，工作空間擬合曲線的加速 度峰值要求在一定范圍內(nèi)等,，即要求機(jī)器人具有良好的工作空間性能,。由于在工作空間 內(nèi)進(jìn)行軌跡規(guī)劃得到的擬合曲線一般具有良好的工作空間性能，為了實現(xiàn)上述要求，本 小節(jié)將對Delta機(jī)器人進(jìn)行工作空間的軌跡規(guī)劃,。

Delta機(jī)器人控制系統(tǒng)簡介|加工中心

為了保證Delta兩自由度高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人高速,、高精度的平穩(wěn)運行，必須選擇 合理的運動控制系統(tǒng),，本章節(jié)將會介紹Delta機(jī)器人使用的開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS下 的硬件和軟件,，包括視覺伺服、Galil運動控制卡,、Copley驅(qū)動器,、直驅(qū)力矩電機(jī)和基于 Linux系統(tǒng)的機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS下的軟件控制界面，最后,，通過實驗驗證上一章節(jié)中 三種軌跡規(guī)劃方法的實用性,。

基于Linux的機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS|加工中心

機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS (Robot Operation System)是專為機(jī)器人軟件開發(fā)所設(shè)計的一套電腦操作系統(tǒng)架構(gòu)，它是開源的元級操作系統(tǒng)（后操作系統(tǒng)）,，提供類似操作系統(tǒng)的服 務(wù),，包括硬件抽象描述、底層驅(qū)動程序管理,、共用功能的執(zhí)行,、程序間消息傳遞、程序 發(fā)行包管理,，它也提供一些工具程序和庫用于獲取,、建立、編寫和執(zhí)行多機(jī)融合的程序,。 ROS的主要設(shè)計目標(biāo)是便于機(jī)器人研發(fā)過程中代碼復(fù)用,，是一個分布式的進(jìn)程框架，執(zhí) 行程序可以各自獨立的設(shè)計,，松散的,、實時的組合起來[67]。

離線與實時在線軌跡規(guī)劃|加工中心

根據(jù)不同的應(yīng)用場合,，軌跡規(guī)劃又分為離線軌跡規(guī)劃與實時在線軌跡規(guī)劃,，離線軌 跡規(guī)劃是基于環(huán)境先驗完全信息的軌跡規(guī)劃,，完整的先驗信息只能適用于靜態(tài)環(huán)境,，機(jī) 器人的離線軌跡規(guī)劃有其潛在的優(yōu)點，例如,，在編程過程中,，離線的軌跡規(guī)劃不需要占 用生產(chǎn)設(shè)備，因此,，保證了自動化工廠大部分時間處于生產(chǎn)狀態(tài),；減小了對系統(tǒng)硬件的 要求，有利于降低系統(tǒng)成本；容易實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性組態(tài),。

軟PLC系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)|加工中心

國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3為工業(yè)控制系統(tǒng)提供了一個開放的、可重構(gòu)的軟件模 型,，它采用分層思想來構(gòu)建軟件,，按照“配置一資源一任務(wù)一程序”體系結(jié)構(gòu)設(shè) 計軟件模型。一個配置相當(dāng)于一個PLC軟件,，每個配置可由一個或多個資源組 成,；資源提供了運行程序所需的環(huán)境，創(chuàng)建多個資源同時運行多個獨立的PLC 程序,，這突破了傳統(tǒng)PLC每次只能運行一個PLC程序的限制,；任務(wù)則由資源進(jìn) 行配置，通過控制程序來實現(xiàn)一定的功能,。

軟PLC運行系統(tǒng)的任務(wù)劃分及實現(xiàn)|加工中心

本軟PLC運行系統(tǒng)由通信接口模塊,、系統(tǒng)管理模塊、程序執(zhí) 行模塊,、存儲模塊和I/O接口模塊五個模塊組成,，每個模塊用于完成指定功能。 根據(jù)軟PLC運行系統(tǒng)的工作原理對每個模塊的任務(wù)進(jìn)行了劃分：

軟PLC任務(wù)線程的調(diào)度|加工中心

多線程程序是指在一個進(jìn)程中同時運行多個線程,，每個線程完成不同的任 務(wù),。采用多線程編程可充分利用進(jìn)程中的共享資源、減少進(jìn)程切換所需的資源切 換,、從而大幅提升CPU的使用效率,，多用于需要花大量時間處理以及處理大量 10數(shù)據(jù)等耗時的應(yīng)用程序。

PLCI/0接口與主站通訊的實現(xiàn)|加工中心

本章通過分析精工系統(tǒng)的接口,，在介紹SERCOS-III接口的基礎(chǔ)上,，給出了 基于SERCOS-III接口的五軸精工加工中心的精工系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并對PLCI/0接 口硬件和軟件流程進(jìn)行了設(shè)計,，實現(xiàn)了軟PLC系統(tǒng)與I/O輸入輸出模塊的數(shù)據(jù) 交換,。