楊晴

機(jī)器人研究已進(jìn)入智能化階段，本文從研究應(yīng)用的角度出發(fā)，通過以PC+運動控制卡為核心，搭建機(jī)器人的控制系統(tǒng)平臺，在VC++平臺下編寫控制程序，設(shè)計出機(jī)器人。

1 機(jī)器人硬件設(shè)計

1.1 機(jī)器人本體

機(jī)器人的本體樣機(jī)如圖1所示，該機(jī)器人主要由固定基座、腰座、腰部、大臂、小臂和手腕組成。腰部機(jī)構(gòu)與基座固定連接，腰部支撐大臂，大臂連接小臂，最終構(gòu)成了機(jī)器人。

機(jī)器人的每個關(guān)機(jī)都是由RV減速機(jī)、伺服電機(jī)等部件組成，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，RV減速機(jī)以一定的傳動比帶動部件旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生相對運動。各個關(guān)節(jié)的減速比分別為1：58、1：121、1：121、1：45、1：75和1：75。大臂和小臂在豎直面內(nèi)做俯仰的位置運動，手腕部分三個關(guān)節(jié)分別作橫滾、俯仰和偏轉(zhuǎn)等位姿運動。

1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件組成

機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PC機(jī)+運動控制卡開放式控制系統(tǒng)平臺，上位機(jī)由PC機(jī)（Windows XP操作系統(tǒng)平臺）組成、下位機(jī)由阿爾泰PCI1040運動控制卡構(gòu)成，采用三洋交流伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)，以及信號轉(zhuǎn)接板和其他一些控制電路。視覺系統(tǒng)通過德國MTec公司的Halcon軟件進(jìn)行開發(fā)，硬件部分采用德國的Balser型號為acA250014gm的工業(yè)相機(jī)和日本的camputer鏡頭，通過千兆網(wǎng)卡與PC機(jī)進(jìn)行通訊。其控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3 控制系統(tǒng)的控制線路設(shè)計

機(jī)器人系統(tǒng)的電路部分，主要由主電路、控制信號接口電路（通過轉(zhuǎn)接板連接）、通訊電路、機(jī)器人本體與控制實驗臺接口電路、限位開關(guān)電路以及其它輔助部分組成，通過對以上電路模塊的設(shè)計，搭建了該機(jī)器人控制實驗平臺如圖3所示。

為了能使機(jī)器人具有模塊化功能，對六個伺服電路進(jìn)行模塊化設(shè)計，獨立控制六個伺服系統(tǒng)的供電，達(dá)到既能單獨控制某個關(guān)節(jié)又能幾個關(guān)節(jié)一起聯(lián)動，其中一個伺服電路如圖4所示。

機(jī)器人6個伺服系統(tǒng)的控制方式都選用位置控制方式，控制器通過轉(zhuǎn)接板給交流伺服驅(qū)動器發(fā)送使能、位置、速度等指令，并采集伺服驅(qū)動器的監(jiān)視報警等信號。分揀機(jī)器人第一關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動器CN1接口與控制器轉(zhuǎn)接板J1接口的控制信號接線如圖5所示。

為方便機(jī)器人每個關(guān)節(jié)的伺服驅(qū)動器與控制器之間信號的發(fā)送與接收，利用Altium Designer Summer 09軟件設(shè)計了控制信號轉(zhuǎn)接電路板，如圖6所示。

參考文獻(xiàn)

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