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[为什么锯切锯片坏了] Elmo:任何机器人的运动控制方案

日期:2019-06-20 10:06:32
2017年8月23日13: 38: 18来源:Elmo点击:12361 [中国机床商务网]中国机器人公司新松全面采用Elmo的运动控制解决方案作为协同机器人的新设计,解决了下一代产品开发中的诸多挑战。  想象一个模拟太极大师的动作,动作,平滑和丰满的机器人。  考虑在真实工厂中使用集成协作机器人与满足严格和强制性安全约束的人员合作的重要性。  使用Elmo的伺服驱动技术。这家中国机器人和自动化领域的领先公司刚刚完成了与人机合作的工厂自动化机器人的自主研发。   Elmo提供超小型,功能强大的基于网络的伺服驱动器,可直接安装在接头上。  该应用体现了Elmo驱动器在许多领域的独特优势,例如效率,稳健性,节省空间,低电缆使用率,低EMI指数和整体系统可靠性。在设计和制造复杂的7轴协同机器人时,使用双闭环控制和高分辨率编码器来实现卓越的伺服性能只是众多挑战中的一小部分。 Elmo在机器人领域的应用实例可以作为在开发过程中寻求高多轴运动控制性能的客户的指导参考。  摘要  协作机器人旨在与工厂生产线上的人员密切合作,这种趋势正变得越来越普遍。在人机协作环境中,这些机器人用于完成高速,高精度的任务。使用摄像机,力传感器和其他传感组件,这些机器人可以感知到人的存在并采取相应措施以避免对人造成伤害,有时机器人的动作将完全停止。  设计协作机器人通常用于灵活处理小零件并执行一些辅助任务,例如安装消费电子产品,而不是执行重负荷任务,例如处理重载,焊接或喷漆。  典型的协作机器人相对小巧轻便。但是,它能够增加相对负载并将重量增加100千克。除了灵巧的功能外,协作机器人还需要能够感知零件的准确安装。这一功能在前几代重型工业机器人中是不可想象的。老一代传统的6关节机器人在移动关节时具有相对较大的扭矩,因此容易伤害附近的人。新一代机器人具有额外的关节或自由度。  与传统的6关节机器人相比,7关节机器人可以将手臂伸展到具有多个角度的特定原件,从而避免接触人并继续执行任务。此外,运动冗余对于操纵特定空间中的多个机器人也是有用的,因为运动干扰易于处理。协作机器人的另一个附加功能是能够感知,控制和限制扭矩。机器人检测到非常小的外部扭矩变化并做出反应以避免碰撞。  在某些情况下,扭矩传感器位于电机齿轮箱后面,可直接检测外部扭矩的任何快速增加。在其他时候,机器人需要输出一定量的扭矩来提升负载并将负载从一个位置移动到另一个位置。位置。当机器人在运动过程中识别出异常的扭矩增加值时,例如碰撞,它将自动停止。碰撞检测和回避机制的另一个特征是当触摸物体或人时从非柔性全速模式(循环同步位置模式或循环同步速度模式)切换到扭矩模式(循环同步扭矩模式)的能力。符合要求的循环扭矩模式允许人们用手轻松推动机器人手臂。当触摸物体或以全速模式运行时,机器人可以自动进入柔顺模式。  另一个重要的模式是示教模式,其中操作员将机器人手臂移动到预定位置,并且Elmo控制器记录这些位置点以在正常操作模式下再现设定轨迹。值得一提的是,Elmo的解决方案在教学过程中提供了令人难以置信的灵敏度和分辨率。教学过程简单,系统操作员不需要具备超级编程能力,实现无编程运动控制。   Elmo的解决方案  伺服驱动器:Elmo的超小型,功能强大的伺服驱动器用于完成这一挑战。  伺服驱动器直接安装在机器人关节上,确保了紧凑而紧凑的机器人。  两个大功率超小容量驱动器金SOLO GUITAR用于驱动两个基本联合电机,以支持整个机械结构的操作。变频器连续50Amp和峰值100Amp电流输出足以驱动电机高速,高加速和高减速。此外,五个迷你Gold SOLO WHISTLE驱动器可以输出20Amp和40Amp峰值电流来驱动其他五个接头。  系统中的每个驱动器都可以高速运行,高加速度和低速度运行,低速运行,所有驱动器都具有高精度和高精度。使用相同的驱动器来实现这种高对比度,高速和低速操作是由于驱动器1: 2000的动态电流范围和非常宽的带宽响应。  物理尺寸小到可直接安装在机器人关节上的驱动器几乎是这个复杂机器人项目的唯一选择。将驱动器放置得足够靠近编码器反馈可以节省电缆,减少干扰影响,实现更低的EMI和RFI规格,并大大提高系统稳定性。使驱动器更容易集成到关节中的另一个特征是驱动器的固有坚固性,其可以承受关节中极高的机械加速和减速。   Elmo应用程序工具   Elmo易于使用的配置工具EASII软件可帮助客户调试网络中的每个轴,以获得卓越的伺服性能。  系统识别,适当的控制器设计,使用高阶滤波器克服机械系统缺陷等可以提高系统的优异伺服性能,这只是该工具功能的一部分。  此外,使用具有特殊位置分组增益的简单,系统识别方法进行多轴系统识别可消除不同轴之间的交叉效应。在本申请中使用了更多有用的功能。最终目标是实现高带宽和快速响应时间,同时确保机器人稳定,平稳地运行并具有高利润率。  系统中的每个轴都使用双闭环控制算法来提高减速器后端末端的定位精度。  增量编码器和霍尔元件作为速度环反馈放置在齿轮箱的前部,19位高分辨率编码器用作负载结束位置反馈。这只是Elmo Gold Series驱动程序的标准用法。  双闭环控制算法可以提高伺服电机的性能。   Elmo提供PCB引脚安装驱动器以及接口适配器板,允许客户通过转接板连接EtherCAT总线,IO和编码器反馈。  控制整个系统的是Elmo的多轴运动控制器P-MAS,它通过实时串行EtherCAT总线在250us内同步16个轴(短8轴可在100us内同步)。   Elmo的多轴运动控制器P-MAS提供各种机器人运动学,如笛卡尔,SCARA,3-Link,Delta等。这些功能可以轻松应对机器人应用的挑战。  内置运动支持MCS(机床坐标系)和PCS(产品坐标系),可在翻转,传输和其他外部设备中实现完全同步。  此外,P-MAS为客户端应用程序保留了实时内核。内核的这一部分允许机器人开发人员编写自己的特殊运动学转换方程。此功能允许P-MAS支持任何机器人,几乎没有类型限制,因为客户可以为应用程序编写自己的运动。  对于此应用程序来完成250us总线循环时间内机器人运动学的逆运动学计算,必须使用基于四核强大处理器的多轴运动控制器P-MAS。运动方程解决方案在用户的实时应用程序中执行。计算系统中所有轴的目标位置,目标速度或扭矩,并在每个EtherCAT总线循环中输出。   DS-402协议中的循环同步模式是Elmo的EtherCAT版本驱动程序的内置标准操作模式。 P-MAS与主机,PLC或HMI之间的各种标准和专用通信协议可以轻松与第三方设备(如触摸屏,手动操作板,PLC和PC)进行通信。与主机(例如以太网,TCP/IP和UDP协议)的通信以及诸如MODBUS和以太网/IP的快速二进制协议使得与主机主机的通信快速且高效。机器人以两种模式工作,即教学模式,第二种是工作模式。  在示教模式下,操作员可以将机器人手臂沿所需的工作路径移动到某些关键位置点。在运动过程中,多轴运动控制器记录相关的位置点,以再现工作模式下的工作路径。在示教模式下,伺服驱动器以同步循环扭矩模式运行。除了目标扭矩命令之外,多轴运动控制器还输出额外的补偿扭矩以克服阻抗因素,例如重力和机器人动力学,以保持平稳的阻力和阻力。这种复杂机器人解决方案的亮点之一是整个教学过程对于没有编程的操作员来说很简单,而且大多数工作都可以在没有编程经验或技能的情况下完成。  第二种操作模式是正常操作模式,其中多轴控制器根据机器人的运动学模型(DH矩阵逆解)计算七个轴的目标位置和速度,必要时基于机器人动态模型的补偿扭矩与总输出扭矩相加。伺服驱动器以循环同步位置模式或循环同步速度模式操作,并接收目标位置/速度命令和扭矩偏移命令。  程序亮点  无与伦比的伺服驱动器性能,完全同步并在250us内协调16轴的运动。小体积,大功率伺服驱动器直接安装在接头上,大动态电流范围适用于高速,高精度,双闭环控制性能。支持多种反馈(增量编码器和数值编码器),功能强大的多轴控制器,用于同步和机器人运动学计算,快速,实时的EtherCAT总线网络。卓越的伺服驱动器性能高带宽带来快速响应时间。功能强大的EASII软件使机器人的配置和实现变得简单,速度和稳定性,坚固性,驱动器可以安装在任何位置,低EMI,RFI具有非常低的EMI和RFI指数。  摘要  对于中科新松有限公司的新一代技术产品协作机器人,Elmo智能,小批量,易用的伺服和运动控制解决方案大大提高了产品的性能,增强了产品的功能。  (原标题:太极七关节机器人,任何机器人的运动控制程序) (来源:Elmo)
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