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码垛机器人伺服运动控制系统的软件设计

时间:2018-01-05

码垛机器人伺服运动控制系统的软件设计

伺服运动控制系统的软件需求分析

需求分析是软件设计的第一步,是整个软件成功实现的基石,只有需求分析做好,才能了解客户需求,用来指导下一步的工作
在主体功能上,包括基本功能、参数设置、用户界面、运动控制、保护功能。其中基本功能是指针对不同工位的不同设备进行选择控制,主要是针对码垛机器人、纸箱输送线、托盘输送三种设备的控制。在参数设置方面,我们将高级设置与基本设置分开,高级设置需要获得管理员权限,即账户密码正确才能设置,这一般会告知主管部门或技术工程师。简单的基本设置功能我们对普通员工开放。在用户界面方面,为了满足工厂的生产需求,同时兼顾操作人员的技术水平和对机器人的认知程度,我们需要把它做的尽量简洁,使得普通操作工人能看懂,增加易操作性才能利于维护。运动控制方面我们实现简单化与专业化区分。针对不同的认知程度,我们将示教程序和简易启停分开,设备示教动作我们设置为专家模式,简易启停我们设置为普通模式,对于关键参数设置做好安全保护。保护功能则是机器人系统生产线安全运行的保障,每个设备的硬件保护,也需要通过软件来实现检测和保护,这样才能算是一个完善的软件系统。区分机器人设备的优劣很大程度也来取决于软件系统中对设备保护功能的优劣,即针对不同的危险情况能做全面的分析和防控。比如在危险区域内,机器人设备正在运行,有人员闯入危险区域,则必须马上停止设备运转,保证危险区安全。当检测到危险信号解除后不能立即自启,而需通过人工再启动才能继续运行。
 
整个生产线中,码垛机器人的软件控制系统是至关重要的,其软件控制系统的优劣决定着整个系统的优劣,使机器人具有一定的柔性是机器人能够适应不同种类码垛产品的保证。可以调节纸箱长度、高度、宽度,根据不同码垛方式,对抓取位姿、抓取速度、抓放时机能够进行调整。码垛机器人的整个运动过程通常是示教出来的,然后再现示教运动,操作者使用示教器沿着机器人作业轨迹移动机器人,移动过程中,在路径的关键点将机器人各关节位置传感器反馈的数据记忆在控制器内。在后续的再现过程中,机器人能够重复相应的轨迹。示教过程中,码垛机器人单轴运动(轴坐标)和四轴运动(笛卡尔坐标)都是必要的功能。
示教—再现的基本过程是简单的,对操作者没有特殊的编程技能要求。控制器提供一种方法使得这种操作方式具有很强的功能。
(1)示教点的个数和位置取决于运动轨迹,关键位置可以通过示教得到,不需要建立精确的模型。
(2)通过运动学正解,可以得到机器人当前笛卡尔坐标系下的位姿。通过坐标变换,可以得到示教点在任意坐标系下的位姿。
(3)操作者可以在示教时改变运动参数,包括是否准确到达、等待时间等等。
(4)通过指定示教点之间的轨迹类型,直线/曲线/过渡的选择,确定再现时的运行轨迹。在控制器内部轨迹被离散化,通过运动学逆解得到伺服驱动的目标位置。
(5)在示教过程中可以插入外部传感器信号逻辑判断,实现灵活的操作,例如等待被操作对象的到位信号,然后执行抓取操作。
(6)简单的将示教点排序,完成整个轨迹的串联,实现整个码垛循环运动。
针对需求来开发软件控制系统才能做到供需结合,完美融合现场环境与新系统之间的关系,避免不必要的重复工作。

伺服运动控制系统的软件平台简介

以工控机和PCI-DMC-A01适配卡作为硬件平台,采用Win7操作系统和可视化编程软件LabVIEW来完成软件系统的开发。LabVIEW编程软件丰富美观的控件和大量的算法工具包,如图4-5所示,是目前应用最广泛、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境。美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)是虚拟仪器技术的主要倡导者和贡献者,其创新软件产品LabVIEW(Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbenth)自1986年问世以来,己经成为虚拟仪器软件开发平台事实上的工业标准,在众多领域得到广泛应用。
LabVIEW是图形化开发环境语言,又称G语言,结合图形化编程方式的高性能与灵活性,以及专为测试测量与自动化控制应用设计的高性能模块及其配置功能,能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具
 
 
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