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SMP运动控制内核机器人采用了航空插头的控制系统控制系统


上传时间:2016/7/13 8:16:26;已有 3417 人浏览;原文出自:http://www。nbyunhong。com



跟着现代工业的迅速发展, 一般的人工劳动力现已不适合强度高、环境恶劣的作业请求。而跟着机器人制作水平的进步, 具有高效率、质量安稳、通用性强的机器人现已遭到不断添加的喜爱,并被广泛运用到柔性制作出产线上。现在, 工业出产中的转移、焊接、喷涂等繁重作业现已逐渐被机器人所取代,此外,特种机器人在深海勘探、消防救灾等范畴也得到运用[1]。早在20 世纪70 时代,国外一些工业发达国家的机器人就进入了实用化的期间。经过30 多年的研讨运用与改善,现在不管在技能水平方面仍是配备数量上,以日本和德国为代表的少量几个工业发达国家都具有绝对的优势[1]。如瑞典的ABB、日本的川崎重工、德国的KUKA等。中国“863”方案现已将机器人的研讨列入其间,开发具有杰出安稳性和实用性的机器人也得到了公司的广泛注重。这篇文章首要介绍一种依据SMP 纯软件运动操控内核的机器人操控体系以及它在焊接方面的实践运用。

2 体系总体构造

SMP 体系是美国Soft ServoSystem 公司研发的依据PC 的纯软件运动操控内核。SMP 软件运转在装有Ardence‘s RTX 的Windows 体系下, 经过主计算机的CPU 运转实时运动引擎, 具有闭环反馈、多轴插补、运动程序处理和PLC 逻辑运算功用。可调配VersioBus 光纤、Panasonic RTEX、Yaskawa MECHATROLINK、Mitsubishi SSCNET 和FXI-40等多种伺服通讯网络[2]。本机器人操控体系选用FPA-200适配卡与松下A4N 系列伺服体系构建体系的通讯平台。

2.1 体系全体构造

SMP 体系运转环境为Windows2000 /XP, 硬件上运用一般PC 或许功用愈加安稳的IPC, 高速的CPU 内核承当纯软件方法的运动插补和PLC 运算, 并经过规范的PCI 插槽与FPA-200 树立总线通讯, 经由FPA-200 适配卡上面的网络接口和光纤接口直接与A4N 伺服驱动及I /O 进行衔接。使用CPU 进行纯软件运算, 节省了独立的运动操控卡和PLC 设备, 有效地降低了硬件本钱。经过FPA-200 的光纤接口, 可进一步拓展I /O 模块, 添加外围设备辅佐功用。全体构造图如图1 所示。

全体构造图

2.2 SMP 软件构造

SMP 软件的底层模块包含三个可晋级的实时引擎:PLC 引擎、SMP 引擎和SMP 运动解析器, 三个引擎彼此循环配合完结运动操控的运算。CPU 给予底层模块最高优先级待遇。SMP 的上层模块则用于履行SMP 操控器, 如程序的加载、参数的设定、文件的办理和用户界面的运转。使用Ardence RTX 对Windows 进行实时性拓展, SMP Real-Time DLL 中心连接层使上层模块的运用程序可实时调用和读取底层模块的运动引擎数据和体系状况信息[2]。

SMP 软件构造

3 机器人硬件构成

机器人的硬件构造由四个有些构成: 工业计算机和触摸屏显现示教盒、FPA-200 RTEX 网络适配卡、松下A4N电机及伺服驱动器和机器人本体。

工业计算机是体系运转的硬件基础, 示教盒的运用软件界面直接面向对象操作。FPA-200 经过IPC 上的规范PCI 插槽与主机树立总线通讯, 适配卡的作业电源同样由PCI 总线供给。FPA-200 上RX、TX 两个网络构造接口, 使用100Mbit /s 的以太网络将关节伺服驱动串联起来, 并以0.5~1ms 的周期速度对六个关节伺服驱动实施高速循环操控和可编程加减速操控[3]。体系通讯具有极高的响应性和安稳性。

伺服电机直接安装在机器人关节上, 从机械内部走线。在机器人底部用规范航空插头与伺服驱动衔接。A4N 伺服驱动上的X5 接口供给了丰厚的I /O接点, 经过PLC 编程, 由X5 接口上的I /O 点完结对焊枪能设备的操控, 如图3 所示。

机器人硬件构成

本体系选用的SMP-850 可完结8 轴插补联动操控。经过FPA-200 的VersioBus 光纤接口拓展IM-300 I /O 模块,最多可添加到416 输入输出点。

4 运用软件开发

SMP 体系供给了运用于Visual C++、Visual Basic 和Java 的运用软件库接口、MAPI 源代码和对引擎内核的实时调用DLL 文件。强大的MDK 二次开发软件包可便利用户依据操作习气和实践需求开发自个的运用软件。这篇文章介绍的机器人操控体系选用Visual Basic 软件作为开发环境。

4.1 软件开发流程

运用软件的运转首先要完结对SMP 体系的初始化和RTX 引擎的发动。SMP 体系的初始化包含SMP 设备翻开和体系参数加载。体系初始化和RTX 引擎发动成功后, 设置体系操作形式, 翻开中止循环并与长途设备树立通讯。程序主循环进程中止状况正常时, 翻开PLC 引擎并使伺服电机。在不同操作形式下, 依据实践需用编写界面操作程序。软件编写进程中, 经过MDK 二次开发包供给的MAPI 调用语句和动态连接文件DLL, 可实时读取界面操作所需求的引擎状况和体系信息。

软件开发流程

4.2 示教操作界面

手动示教形式的功用是让操作人员记载机器人方位姿势并生成焊接轨道。在机器人的实践运用中, 需求操作人员在手动操作形式下移动机器人关节使焊枪结尾一直沿着规则的焊接轨道移动, 然后在示教形式下记载运动进程中的关键方位点, 并依据焊接的请求刺进翻开焊枪、关闭焊枪、输入焊接速度、暂停等功用指令, 最终保留轨道生成可再现的示教程序[4]。程序中对焊枪的操控是将M 指令进行译码后, 交给PLC 引擎运算, 并经过PLC 输出点操控焊枪的开始点和结束点。示教功用界面如图5 所示。在主动运转界面下, 操作者可重复调用保留好的示教轨道程序, 操控机器人运动, 完结焊接。

示教功用界面

5 结束语

这篇文章介绍的依据PC 机和Windows 体系的机器人操控体系具有运转安稳、体系内核晋级便利、运用软件开发周期短、界面友爱等长处。本体系完结了对6 个自由度机器人的联动操控, 完结了示教编程、参数设定, 主动运转等功用模块的编程。调配松下A4N 系列伺服和广东伺博科NBC-350 二氧化碳气保焊机, 在实践的焊接运用中取得了杰出的作用。经过对焊接速度和焊接电流, 电压等参数的调理, 焊接质量达到了技能请求, 轨道准确, 焊缝滑润。接下去, 机器人体系的进一步研讨作业将首要在以下两个方面:

(1) 深入研讨机器人运动的速度前馈和加减速算法,进步机器人在高速运动下的定位精度, 削减振荡, 确保机器人运动的平稳性;

(2) 树立机器人三维模型, 研讨机器人逆运动学算法, 计划机器人的空间运动轨道, 编写离线编程加工程序。

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