基于PLC的六自由度机械臂控制系统研究.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第8期(总第202期)基于PLC的六自由度机械臂控制系统研究屈晓莉，李炎粉(黄河交通学院河南焦作，454950)摘要：六自由度机械臂是强耦合非线性，该特性增加了机械臂的控制难度，这时应对基于PLc的六自由度机械臂控制系统进行全面分析，以找出相应的解决措施，保证六自由度机械臂可被更好的控制。本文基于自动化生产线中的六自由度机械臂作为研究对象，对此提出了合理的控制系统，确保六自由度机械臂能够高效且平稳的运行。关键词：PLC；六自由度；机械臂；控制系统中图分类号：TP273文献标识码：ADOI编码：10．14016“．cnki．

2、1001—9227．2016．08．063Abstract：thesixdegreeoffkedommaIlipulatorisstmngcouplingnonlinear．Thisfbatureincreasestlledifficult)rofmaIlipulatorcontml，thendeal诵thbasedonthesixdegreeoffbedommaIlipulatorPLCcontrolsystemtoconductacomprehensiveanalysistofindoutthecoⅡ．espondingmeasurestoensu

3、resixde黟eeoff№edommaIlipulatorcanbebettercontrolled．In_tllispaper，basedonthesixdegreeoffbedommanipulatorinautomaticproductionIineastheresearchobject，tllisp印erputsforwaIdareasonablecontrolsystemtoensurethatthesi)【degreeoffreedommanipulatorcanoperatee侬cientlyaIldsmootllly．Keywords

4、：PLC；sixdegreeoffbedom；manipulator；controlsystemO引言机械臂可根据一定的程序和轨迹模仿人手部的部分动作要求，从而展开自动抓取和搬运，其操作系统是自动化装置，且机械臂对控制实时性要求极高。随着科学技术的发展飞速，传统机械臂控制系统早已适应不了现代化的要求，早期基于PLC的机械臂控制系统输入／出较为缓慢，且其间所采用的算法冗余过多，造成程序扫描时间太长，从而导致电机控制实时性缺失。因此，分析基于PLc的六自由度机械臂控制系统，对我国机械臂控制系统研究有着极大现实意义。1六自由度机械臂研究发展简析六自由度机械臂

5、也就是多自由度机械臂，其属于典型的强耦合多输入／输出的非线性系统，可以说目前对机械臂轨迹快速跟踪控制研究较多，但其间许多重点还未被突破，面临诸多问题。具体而言，机械臂建模及机械臂控制系统研究是十分关键的。六自由度机械臂绝大多数都是工业型机器人，其可实现自动搬运和装配，且可以自动焊接与喷涂。固高科技GRB系统的六自由度机器人可谓是固高成熟健全的运动控制技术，其间具备先进的设计及教学理念，可充分满足工业现场的各方面要求，更是教学及科研机构运动规划的关键内容，亦是编程系统设计最为适宜的对象。机械臂建模是基于机械臂的相关特点而实现的，往往机械臂分布质量为三维的

6、，且其属多自由度结构，以牛顿力学得出机械臂动力学方程式十分困难的，但是基于拉格开朗日力学则仅获得相应的能量项，且于许多条件下应用十分方便；机械臂控制系统的研究所采用的方式多是模糊自适应控制及神经网络自适应控制，亦或者是鲁棒白适应控制和滑模变结构收稿日期：2016—04一13作者简介：屈晓莉(1979一)，女，汉族，陕西咸阳人，硕士研究生，讲师，主要研究方向为模具设计与制造、高分子材料改性、机械设计制造等。控制，不过这些方式实现过程非常复杂。而逆系统方式属于反馈线性化方式，其强调以对象逆系统建立可用反馈化方式实现的d阶积分逆系统，主要是将对象补偿为线性传

7、递关系系统，也就是伪线性系统，之后基于此设计控制器。2六自由度机械臂结构与PLC控制系统2．1六自由度机械臂结构六自由度机械臂是以六关节串联形成的结构，其关节传动是采用绝对编码器电机和精密谐波减速器而实现的。小臂位置会装设相应的摄像头和气动工具，这些都是其非常关键的外部设备接口，且提供相应的电气接口，用户也能进行相应的功能扩展。机械臂控制多是集成了PC技术及图像技术和逻辑控制等，其间还采用专业运动控制技术VME运动控制器，其性能可靠稳定且速度快、精度高。如图1所示，六自由度机械臂简视图。图1六自由度机械臂简视图2．2PLC控制系统PLC控制被应用于各大

8、领域，此类控制系统适应性强，且极具抗干扰能力，应用便捷且简单，该控制系统应用于机械中意义重大。