基于虚拟主从同步控制的龙门式机器人系统设计与实现.pdf

《基于虚拟主从同步控制的龙门式机器人系统设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０４９基于虚拟主从同步控制的龙门式机器人系统设计与实现舒志兵，张志远，周培（南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京２１１８１６）摘要：介绍了虚拟主从同步控制在高精度龙门式机器人中的应用，描述了该系统的原理、结构。基于ＬＴｉ高端伺服驱动器ＳｅｒｖｏＣ⁃Ｐｌｕｓ以及控制器ＭｏｔｉｏｎＯｎｅ，使用符合ＩＥＣ６１１３１⁃３标准并支持ＣｏｄｅＳｙｓＶ３?０平台的ＰＬＣ编程

2、语言，实现了双伺服电机的同步控制，大大提高了龙门式机器人的精度、速度。关键词：虚拟主从同步控制；伺服驱动；龙门式机器人中图分类号：ＴＨ１６５文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－１５９－３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＧａｎｔｒｙＲｏｂｏｔＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＭａｓｔｅｒ⁃ｓｌａｖｅＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＳＨＵＺｈｉｂｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＺｈｉｙｕａｎ，ＺＨＯＵＰｅｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅ

3、ｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１１８１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｖｉｒｔｕａｌｍａｓｔｅｒ⁃ｓｌａｖｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｇａｎｔｒｙｒｏｂｏｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｐｒｉｎ⁃ｃｉｐｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＬＴｉｈｉｇｈ⁃ｅｎｄｓｅｒｖｏｄｒｉｖｅｒａｎｄＭｏｔｉｏｎＯｎｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｕｓｉｎｇＩＥＣ６１１３１⁃３ｓｔａｎｄａｒｄａｎｄ

4、ＰＬＣｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇＣｏｄｅＳｙｓＶ３?０ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅｄｏｕｂｌｅｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｓｏｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｇａｎｔｒｙｒｏｂｏｔｓｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｉｒｔｕａｌｍａｓｔｅｒ⁃ｓｌａｖｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；Ｓｅｒｖｏｄｒｉｖｅ；Ｇａｎｔｒｙｒｏｂｏｔ龙门式机器人可以非常方便地用作各种自动化设控制单元由控制器和交流伺服系统组成，控制器备，特别适用于多品种、小批量的柔性化作业，对

5、于内部通过软件生成一个虚拟主轴，驱动器则根据控制稳定提高产品质量、提高劳动生产率、改善劳动条件函数计算出相应的位置指令，送给运动单元，从而保和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。基于持两台电机同步运行。运动单元由两台伺服电机组ＬＴｉ伺服驱动器ＳｅｒｖｏＣ⁃Ｐｌｕｓ、伺服电机以及ＣｏｄｅＳｙｓ软成；检测单元由编码器组成，编码器可以测量电机的件，设计了一个虚拟主从同步控制方法，实现了两台速度和位置信息，通过ＡＤ转换口送至驱动器。伺服电机的同步控制、故障报警、误差检测、在线调伺服的控制参数由人机界面接口输入。系统具有整机械位置、自动回零等功能。实际应用证实不

6、但精ＴＣＰ／ＩＰ通信接口，可连接目前主流的ＨＭＩ，用以显度和效率得到很大的提高，而且提高了系统的稳定性。示状态信息，同时可监控电流及速度波形，并可获取１龙门式机器人硬件平台搭建驱动器内任何状态和故障信息。图１描述了龙门式机器人的硬件平台结构，由控这里作者采用德国ＬＴｉ高端伺服控制器Ｍｏｔｉｏｎ⁃制单元、运动单元、检测单元组成。Ｏｎｅ做上位控制，ＳｅｒｖｏＣ⁃Ｐｌｕｓ作为电机驱动器，Ｓｅｒ⁃ｖｏＣ⁃Ｐｌｕｓ接口Ｘ５作为通信接口，与上位通信采用ＣＡＮＯｐｅｎ方式，结合ＣｏｄｅＳｙｓ软件实现两台电机的同步控制和整个龙门式机器人的程序编写。２系统的同步控制策略分

7、析系统的结构如图２所示。此系统采用的是电子虚拟主轴同步控制策略，控制方式为位置、速度同步控制方式，这种控制策略以机械总轴为模板，仿照其物理特性而形成。首先，总轴接收上位发下的指令，然图１硬件平台结构图后经过主轴控制器处理单元得到所带从轴的驱动指收稿日期：２０１４－１０－０８作者简介：舒志兵（１９６５—），男，副教授，主要研究方向为交流伺服系统、ＤＳＰ技术、现场总线、数控系统、运动控制、机电一体化系统等。Ｅ－ｍａｉｌ：３６２１５５９６１＠ｑｑ?ｃｏｍ。·１６０·机床与液压第４４卷令，所有从轴单元以所得到的处理后的指令为准进行式中：ｔ表示凸轮旋转到达θ角度的

8、时间，ω为凸轮同步控制，从轴电机的相应状态通过编码器反馈给速角速度，凸轮曲线通常