丁曉玲，趙文啟

青島職業(yè)技術(shù)學院，山東青島 266555

基于Sysmac的Delta機械手自動控制系統(tǒng)設(shè)計

丁曉玲，趙文啟

青島職業(yè)技術(shù)學院，山東青島 266555

介紹了一種基于Sysmac的Delta機械手自動控制系統(tǒng)，以歐姆龍NJ501-1500為控制核心，通過EtherNet/IP與PC機和人機界面連接，通過EtherCAT與伺服驅(qū)動器控制器連接，在Sysmac Studio環(huán)境中進行軟件編程、仿真，實現(xiàn)2軸機械手的并聯(lián)控制。

Sysmac；并聯(lián)機械手；伺服驅(qū)動

隨著機械手技術(shù)的不斷發(fā)展，Delta并聯(lián)機械手具有運動慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定、運行速度快、精度高等優(yōu)點，廣泛應用于醫(yī)學、食品加工、包裝、物流等行業(yè)［1］。本文選用的兩自由度并聯(lián)機械手，可以廣泛應用于包裝行業(yè)。

1 機械手控制要求

本系統(tǒng)的并聯(lián)兩自由度機械手由兩個伺服電機安裝在靜基座上，帶動主動臂動作，主動臂連接從動臂動作，從而控制動平動盤的移動，機械結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在機械手允許的范圍內(nèi)，輸入目標點坐標，機械手可以運動到指定位置并實現(xiàn)連續(xù)往復運動。也可使用點動功能實現(xiàn)上下左右分步運動。當機械手運行超過設(shè)置的最大活動范圍的時候，機械手不動作，并啟動報警程序。

系統(tǒng)運行時，按下啟動按鈕后，如果檢測到I點有物體A，機械手啟動將I點物體搬運到II點，搬運完后，機械手回到初始位置，如果檢測到有物體B，將I點物體搬運到III點，機械手再回到初始位置，重復此循環(huán)動作。機械手運動的某些參數(shù)可以靈活設(shè)置，I、II、III三點坐標可以在人機界面程序中任意設(shè)置。

2 機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計

歐姆龍NJ控制器是Sysmac自動化平臺的核心控制器，產(chǎn)品集成了EtherCAT技術(shù)的開放式網(wǎng)絡(luò)控制器及EtherNET/IP網(wǎng)絡(luò)的開放式網(wǎng)絡(luò)信息和通信技術(shù)并建立了統(tǒng)一的自動化軟件平臺Sysmac Studio［2］。

本控制系統(tǒng)選用NJ501-1500為控制核心，PC機和人機界面通過EtherNet/IP與控制器連接，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的配置、程序編寫、在線仿真和上位機監(jiān)控；2個伺服驅(qū)動器R88D-KN01H-ECT通過EtherCAT與控制器連接，實現(xiàn)2軸伺服電動機的精確定位控制［3］。電氣控制原理圖，如圖2所示。

3 機械手的軟件設(shè)計

機械手數(shù)學模型求解如圖3所示，運動控制編程在Sysmac Studio環(huán)境中完成。

1）機械手運動過程正解。

根據(jù)已知θ1、θ2；Lt、Lb；L1、L2，計算出⊙1、⊙2的圓方程，再平移這2個圓直到交于平動盤的中心點，得出新的方程式。聯(lián)立這兩個方程，計算出（X，Y），程序里根據(jù)解的算式編寫算法。這樣就可以由電機角度得出坐標位置了。添加正解功能塊如圖4所示。

正解功能塊采用分步計算的原理，整合各功能在一個功能塊中，包括：（1）根據(jù)角度θ1、θ2算出圓心坐標；（2）根據(jù)兩圓心坐標直接得出平臺中心坐標（X，Y）。

TP3

A

1674-6708（2015）147-0145-01

山東省職業(yè)教育與成人教育科研“十二五”規(guī)劃2014年度課題，課題編號：2014zcj051

丁曉玲，講師，青島職業(yè)技術(shù)學院機電一體化技術(shù)專業(yè)教師，研究方向：PLC控制、智能控制