?

　　如前所述ARM核CPU的機(jī)器人肩膀的掌控系統(tǒng)

　　國際金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機(jī)器人行業(yè)典型研討會

　　引言：

　　肩膀掌控器的機(jī)械結(jié)構(gòu)由三相減速電機(jī)、肩膀、鉆頭、減速曲軸、視角感應(yīng)器共同組成。機(jī)器人肩膀與機(jī)械鉆頭相相連，鉆頭與三相減速電機(jī)透過減速曲軸諧振，各肩膀掌控器透過掌控電機(jī)旋轉(zhuǎn)來達(dá)至掌控肩膀邊線的目的。

　　近年來，隨著MEMS及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)器人領(lǐng)域已越來越來受人關(guān)注。但由于零件的尺寸很小，微機(jī)器人組件的換裝須要很高的精確度，一般的換裝方法無法辦到。本文介紹了一個(gè)可展開微零件換裝工作的機(jī)器人肩膀掌控系統(tǒng)的掌控方法。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

考慮到多機(jī)器人肩膀的選用，整個(gè)機(jī)器人掌控系統(tǒng)由楊瑞麟機(jī)與數(shù)個(gè)腹面機(jī)共同組成。腹面機(jī)即是肩膀掌控器，每一腹面機(jī)掌控一個(gè)機(jī)械肩膀的伸縮運(yùn)動。楊瑞麟機(jī)即為掌控終端產(chǎn)品，透過不同配件組裝方式生成每一肩膀的邊線數(shù)據(jù)，并透過充電器數(shù)據(jù)傳輸給各腹面機(jī)，由腹面機(jī)掌控肩膀到達(dá)目標(biāo)邊線并展開目標(biāo)操作。

　　1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

　　肩膀掌控器的機(jī)械結(jié)構(gòu)由三相減速電機(jī)、肩膀、鉆頭、減速曲軸、視角感應(yīng)器共同組成。機(jī)器人肩膀與機(jī)械鉆頭相相連，鉆頭與三相減速電機(jī)透過減速曲軸諧振，各肩膀掌控器透過掌控電機(jī)旋轉(zhuǎn)來達(dá)至掌控肩膀邊線的目的。同時(shí)，肩膀掌控器具有全自動控制旋柄與鉆頭相相連，須要時(shí)可透過全自動控制，改變肩膀邊線。

　　1.2 電阻結(jié)構(gòu)

肩膀掌控器由選用ARM內(nèi)核的PHLIPS LPC2138系列中央CPU掌控，電阻結(jié)構(gòu)主要分為主掌控組件、量測

　　意見反饋組件和通訊組件，如圖3所示。透過主掌控組件掌控電機(jī)狀況，透過量測意見反饋組件獲得鉆頭終端產(chǎn)品距和邊線，在達(dá)至規(guī)定邊線后暫停電機(jī)。而通訊組件則完成與楊瑞麟機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

　　2 電機(jī)掌控

　　電機(jī)掌控由主掌控組件和量測意見反饋組件共同完成。

　　2.1 主掌控組件

主掌控器選用PHLIPS LPC2138中央CPU，其具有64個(gè)插口，31個(gè)雙向I／O口，2個(gè)8路10們A／D轉(zhuǎn)換器，能夠展開電流量測的工作，符合設(shè)計(jì)要求，其插口分配如表1所示。電機(jī)選用RA-20GM-SD3 型三相減速電機(jī)，其減速箱的減速比達(dá)至了1／1000，在減速后，電機(jī)轉(zhuǎn)速為4.5+／-0.9 rpm，在與1／2減速曲軸組進(jìn)一步諧振后，鉆頭轉(zhuǎn)速為2.25 rpm，在所用鉆頭齒距為1mm時(shí)，肩膀終端產(chǎn)品述牢為3.75×10-2mm／s。

　　由于本設(shè)計(jì)中電機(jī)須要正反旋轉(zhuǎn)，故選用了BT5512C00驅(qū)動力晶片TA8409，其具有兩個(gè)輸出口，兩個(gè)輸出口。中央CPU透過掌控輸出阻抗組合方可掌控電機(jī)的不同狀況，包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車減速和暫停狀況。

　　它的輸出電流與電機(jī)工作電流相符，方可直接驅(qū)動力電機(jī)，不用增加放大電阻。

　　2.2 量測意見反饋組件

視角感應(yīng)器選用了Midori的CP-2FC，它的機(jī)械視角范圍為360度無限，感應(yīng)器把視角變化量轉(zhuǎn)化為電流量并透過電流量測電阻意見反饋回中央CPUA／D轉(zhuǎn)換口，透過電流的變化量可計(jì)算獲得鉆頭的終端產(chǎn)品距，這樣就可以得知肩膀邊線，并以這個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)對電機(jī)磁盤推送命令。

　　電流量測電阻包含由運(yùn)算放人器構(gòu)成的電流追隨電阻，它既可隔離電阻，又可以完成電流追隨。

　　3 通訊組件

　　3.1 RS-422通訊標(biāo)準(zhǔn)

　　RS-422標(biāo)準(zhǔn)的接收端選用脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸方式，也稱作均衡數(shù)據(jù)傳輸，其全稱是“均衡電流數(shù)字接口電阻的電氣特性”。

　　其接收機(jī)選用高輸出阻抗，推送磁盤有比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動力能力，故允許在相同數(shù)據(jù)導(dǎo)線上相連數(shù)個(gè)接收結(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)結(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備(Master)，其余為從設(shè)備(Salve)，從發(fā)備之間不能通訊，所以RS-422支持點(diǎn)對多的雙向通訊。

RS-422的最大數(shù)據(jù)傳輸距為4000英尺(約1219m)，最大傳輸速率為10Mbit／s。

　　3.2 數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)現(xiàn)

　　本系統(tǒng)通訊組件選用RS-422標(biāo)準(zhǔn)，公交線路長度約為200m，故通訊的可靠性可獲得確保。脈沖響應(yīng)公交線路磁盤選用AM26LS31晶片，脈沖響應(yīng)受器選用AM26LS32晶片，中央CPU的串行輸出口和輸出口分別與磁盤輸出和接收機(jī)輸出相相連，并選用脈沖響應(yīng)開路自動故障保險(xiǎn)終端產(chǎn)品相連配置。

從而在推送器輸出端為高阻狀況時(shí)確保受器輸出有至少200mV的電流信號，使輸出不會出現(xiàn)未知的狀況，提高可靠性，完成與楊瑞麟機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸工作。另外，考慮到多機(jī)器人肩膀的應(yīng)用情況，在肩膀掌控器中設(shè)有撥碼開關(guān)來設(shè)定編號，與楊瑞麟機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸必須包含該編號，并由此來判斷通訊時(shí)目標(biāo)掌控器的具體邊線。

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　在設(shè)計(jì)了肩膀掌控器硬件的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計(jì)了運(yùn)行在中央CPU上的軟件應(yīng)用程序。

　　在掌控器上電后，首先讀入撥碼開關(guān)的掌控器編號，然后進(jìn)入等待模式。程序設(shè)定了UART中斷，當(dāng)楊瑞麟機(jī)有數(shù)據(jù)傳送過來時(shí)，中斷發(fā)生。此時(shí)核對數(shù)據(jù)包中的掌控器編號，若傳送編號與小掌控器編號相符，則把數(shù)據(jù)讀入，并計(jì)算獲得電機(jī)運(yùn)行方向和肩膀終端產(chǎn)品距。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，不斷讀取感應(yīng)器意見反饋電流，并展開計(jì)算，判斷肩膀是否接近目標(biāo)邊線和是否展開剎車停車操作。電機(jī)暫停后，即肩膀到達(dá)目標(biāo)邊線，此時(shí)掌控器對楊瑞麟機(jī)回復(fù)工作完成(通訊時(shí)始終附帶掌控器編號)，并再次進(jìn)入等待狀況。

　　本系統(tǒng)中，可選用兩種算法來決定電機(jī)的減速暫停命令的推送時(shí)機(jī)。

第一種是剛好是在量測獲得肩膀到達(dá)目標(biāo)邊線之時(shí)推送減速暫停命令，此算法執(zhí)行較為簡單，但不可避免會存在電機(jī)暫停時(shí)鉆頭邊線偏離了目標(biāo)邊線的情況。不過工作時(shí)肩膀終端產(chǎn)品速度很低，已經(jīng)可以確保掌控精度。第二種算法，即在接近目標(biāo)邊線時(shí)展開預(yù)測算法，在肩膀到達(dá)目標(biāo)邊線前推送剎車減速命令，使得鉆頭暫停邊線與目標(biāo)邊線差距更小，此算法雖較為復(fù)雜，但精度較第一種更高，在本設(shè)計(jì)中，我們選用第二種算法從而確保更高的掌控精度。

　　肩膀掌控器程序是透過不斷讀取感應(yīng)器意見反饋值獲得肩膀邊線的，雖然經(jīng)過預(yù)測算法提高算法精度，但由于感應(yīng)器本身也有一定的誤差，肩膀暫停邊線不免會有偏差，但由于高精度的硬件設(shè)計(jì)，此誤差不會影響機(jī)械肩膀大多數(shù)的工作。

5 結(jié)束語

　　本章設(shè)計(jì)了一個(gè)如前所述ARM核中央CPU的機(jī)器人肩膀掌控系統(tǒng)，對掌控器的硬件設(shè)計(jì)展開了詳細(xì)的敘述，并給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和部分電阻的原理圖；介紹了掌控軟件的設(shè)計(jì)并給出了程序的流程圖。由于選用了高減速比的減速箱來調(diào)整電機(jī)速度并配合了改良的算法，本肩膀掌控器的定位精度是比較高的。若在此基礎(chǔ)上加裝可控夾鉗，方可完成簡單可靠的換裝工作。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以確保您的權(quán)益！聯(lián)系電話： 或 。

　　機(jī)械曲軸感應(yīng)器數(shù)據(jù)傳輸配件運(yùn)動舉報(bào)此信息

　　網(wǎng)友評論

　　匿名:

　　回復(fù)

　　取消回復(fù)

　　還沒有人評論過，快搶沙發(fā)吧！

　　請?zhí)顚戲?yàn)證碼：

　　昵稱

　　評論

　　相關(guān)鏈接

　　工業(yè)機(jī)器人柔性制造加工生產(chǎn)線該如何設(shè)計(jì)

　　23-01-09

　　多邊折彎中心與機(jī)器人的有機(jī)結(jié)合：薩瓦尼尼P-Robot解決方案（上）

　　23-01-06

　　當(dāng)打之年！5G進(jìn)入工業(yè)相連新時(shí)代

　　23-01-05

　　國際金屬加工網(wǎng)2023新年特刊：中國新發(fā)展 世界新機(jī)遇

23-01-04

　　優(yōu)傲預(yù)測：2023年協(xié)作機(jī)器人市場五大自動化趨勢（上）

　　22-12-30

　　ABB機(jī)器人超級工廠在滬正式開業(yè)

　　22-12-29

　　新能源鋰電制造背后的未來“智造主力”— AMR工業(yè)終端產(chǎn)品機(jī)器人

　　22-12-29

　　igus軸承：全球首款全自動工業(yè)干式清潔機(jī)器人升級啦！

　　22-12-28

　　易格斯2023：堅(jiān)持創(chuàng)新與合作，走綠色可持續(xù)發(fā)展之路

　　22-12-21

　　322臺，中國機(jī)器人密度超越美國22-12-19工業(yè)機(jī)器人自動化行業(yè)的十大趨勢

　　22-12-19

　　ABB超級工廠用機(jī)器人制造機(jī)器人

　　22-12-19

全球知名機(jī)器人制造商Universal Robots入駐igus的RBTX低成本自動化市場22-12-16高性價(jià)比的貼標(biāo)機(jī)器人榮獲2022年ROIBOT獎冠軍

　　22-12-16

　　igus收購Commonplace Robotics的大部分股份，大幅提升創(chuàng)新能力

　　22-12-16

　　深化產(chǎn)教融合，培養(yǎng)“智造”人才 | 庫卡機(jī)器人助力現(xiàn)代教育再上一層樓

　　22-12-16

　　英特爾助力機(jī)器人產(chǎn)業(yè)升級，“機(jī)器視覺+”將行之何方？

　　22-12-15

　　FANUC產(chǎn)品推薦

　　22-12-14

　　北京發(fā)那科： 智造無限 . 發(fā)啟未來22-12-14并聯(lián)機(jī)器人在3C領(lǐng)域零部件加工的應(yīng)用

　　22-12-13

　　最新意見反饋

　　注冊獲取更多行業(yè)信息

　　暫無意見反饋

　　無須注冊，輕松溝通

　　姓名

　　單位名稱

　　電話

　　電子郵件

　　留言

　　詳細(xì)需求信息請?jiān)诖颂幪顚?/p>