伺服控制智能辅助机械手系统功能分析

随着现代工业生产的不断发展,工业机器人已被广泛使用,但是由于成本和功能限制,它们无法独立完成所有物料搬运任务。大量的物料搬运任务仍然需要人们完成。
如何减轻工人的劳动强度,提高工作效率并避免对工人的身体伤害,西方国家已经开发了基于传统专用工具和辅助设备的新一代人体工学设备:智能辅助设备(IAD)。一种可以与操作员在同一物理空间内实现人机协同操作的特殊操作机器人。
它主要用于各种装配生产线,物流传输作业等,具有以下特点:1.操作简便:零重力作业,可以完成物料搬运,装配和定位工作,成为物料搬运的首选各个行业的设备。 2.精确定位:在负载被悬挂之后,它处于“浮动”位置。
处于空气中的状态,可以实现被操作物料的快速定位。 3.操作简单:无需控制按钮,人为操作是机械操作命令。
刚性结构,可配备任何形式的治具系统。 4.高效安全:人机协作,减少误操作,提高安全性和工作效率。
1.目前,智能辅助机械手的处理能力在80kg〜320kg之间,基本参数如下表所示。其次,安装形式基本上可以分为三种:立柱式,吊顶式和吊顶导轨式。
轮廓图如图1所示。3.系统功能分析:1)系统结构图2。
系统结构图3 2)系统控制系统的控制系统采用分布式控制方式,上位机采用高性能单片机为控制核心。它的任务是接收和处理来自下位机的信号,并控制起重系统;下位计算机使用高性能的单片机作为控制核心,其任务是接收和处理终端操作信号并将其传输到上位计算机。
上位机与下位机之间采用RS232串行通讯方式。提升系统的总体控制方案如图4所示。
图4系统总体控制方案3)微操纵力控制提升系统采用微操纵力控制方法。提升系统的微操纵力控制原理是仅使用末端操纵器来检测操作员施加的微操纵力。
通过在线实时处理,它可以及时响应操作员的上下运动,大大减少了惯性并伸出了操作员的手臂,从而解除了系统的指尖控制调节方式,并显示了其控制原理框图在图5中。为了实现负载位置的微动调整,设置了升降系统的微调模式,即使用按钮开关实现负载位置的微调,并且每个移动速度可达到0.5mm / s,以实现精确的位置调整。
图5控制原理框图4)起重系统控制原理整个系统由高性能单片机,功率放大器模块,通信模块,滤波电路模块等组成。其中,高性能单片机主要负责控制算法的计算,功率放大器模块实现PWM信号的放大和电机的过流保护,滤波放大器电路模块实现信号的处理终端操纵器和压力传感器的接口,并且通信模块负责与上位计算机的通信。
系统控制原理如图6所示。图6系统控制原理在系统运行过程中,利用单片机的内部定时器产生一个5ms的时间中断,以便使采样时间任务从就绪状态进入运行状态。
在采样时间任务中,使用正交编码计数器。方向识别后,获得电动机的当前速度和位置,然后通过位置和速度闭环算法获得所需的输出控制量,即PWM占空比,并放大功率进行驱动马达。
在此过程中,驱动模块的电流采样链接会实时检测电动机的电流。当当前。