基于STM32的码垛机器人控制系统的设计-论文.pdf

《基于STM32的码垛机器人控制系统的设计-论文.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、《工业控制计算机》２０１４年第２７卷第１１期６９基于ＳＴＭ３２的码垛机器人控制系统的设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＰａｌｌｅｔｉｚｉｎｇＲｏｂｏｔＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２范鲁一王冬青李芳温如涵（青岛大学自动化工程学院，山东青岛２６６０７１）摘要近年来，码垛机器人获得了飞速发展，码垛机器人的应用在实际生产中有着十分重要的意义。在充分研究国内外码垛机人的基础上，设计了基于ＳＴＭ３２的码垛机器人控制系统。码垛机器人首先应用Ｄ－Ｈ法建立机器人运动学模型，并给出逆运动学方程，并对工业码垛机器人进行轨迹规划。然后

2、以ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＥＴ６微处理器为核心设计工业码垛机器人伺服电机和伺服驱动器的硬件控制器电路以及对整个控制系统进行程序设计并实现。关键词：工业码垛机器人，Ｄ－Ｈ建模，ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＥＴ６ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ牞ｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｈａｓｇａｉｎｅｄｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ牞ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｈａｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｆｕｌｌ

3、ｓｔｕｄｙａｂｏｕｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｏｎｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｈｕｍａｎ牞ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｂａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｌｙ牞ｃｒｅａｔｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｂｙＤ－Ｈｍｅｔｈｏｄ牞ａｎｄｇｉｖｅｓｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓ牞ａｎｄｐｌａｎｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇ

4、ｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔ．Ｔｈｅｎ牞ｄｅｓｉｇｎｓｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｓｅｒｖｏｍｏｔｏｒａｎｄｓｅｒｖｏｄｒｉｖｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃｉｒｃｕｉｔｂｙＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＥＴ６ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃｏｒｅ牞ａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｔｈｅｅｎｔｉｒｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐａｌｌｅｔｉｚｉｎｇｒｏｂｏｔ牞Ｄ－ＨＭｏｄｅｌｉｎｇ牞ＳＴＭ３２Ｆ４

5、０７ＺＥＴ６本文采用ＳＴ公司生产的价格便宜、功能强大的连杆和小臂组成的平行四边形看成一个特殊的结构，则该工业ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＥＴ６微处理器作为码垛机器人控制器的核心，设机器人可转化为一个串联机器人。这个特殊结构里有两个输入计一款价廉质优的控制器，建立工业码垛机器人运动学方程，并（水平滑块Ｍ１的移动和竖直滑块Ｍ２的移动）和一个输出（铰链采用矢量数字微分分析器圆弧插补方法规划机械臂末端执行器接点Ｍ４的移动）。所以工业机器人的建模要分为两部分，首先要运行轨迹［１］。对并联的特殊结构进行运动学分析，然后再用Ｄ－Ｈ建模方法来

6、１工业码垛机器人机械结构建立完整的运动学模型［３］。码垛机器人结构如图１所示。工业码垛机器人是一种混联２．１工业码垛机器人运动学建模机器人，一共有四个自由度，包括机械臂绕基座的转动、抓手的为了建立机器人模型，建立如图２所示的坐标图。水平和竖直运动，以及抓手绕机械臂执行端部的转动，其分别由四个伺服电机驱动。工业码垛机器人主要有底座、焊接架、臂部和腕部组成［２］。机器人各组成部分具体如图１所示。图１工业码垛机器人结构简图图２工业码垛机器人Ｄ－Ｈ坐标系２工业码垛机器人运动学建模设Ｍ１Ｎ１＝Ｎ２Ｎ３＝ａ，Ｍ２Ｎ１＝ｂ，Ｎ１Ｎ２

7、Ｍ１Ｎ３＝ｌ１，Ｎ３Ｎ４＝ｌ２，水平滑块为了方便运动学方程建模，在这里把前大臂、后大臂、大臂Ｍ１的水平坐标用ＸＭ１表示，竖直滑块Ｍ２的竖直坐标用ＺＭ２，同青岛市科技计划项目（１２－１－４－２－（３）－ｊｃｈ）７０基于ＳＴＭ３２的码垛机器人控制系统的设计理依次表示Ｍ２、Ｎ１、Ｎ４连接点坐标。有相邻坐标系的变换矩阵可建立工业码垛机器人的运动学由图２可得以下关系：方程：２２２ｎｏａｐ#ＭＭ＝（ｂ－ｚ）＋ｘ'ｘｘｘｘ*１２Ｍ２Ｍ１%ｂ－ｚ００１２３４(ｎｙｏｙａｙｐｙ+%α＝ａｒｃｔａｎ!Ｍ２"５Ｔ＝１Ｔ２Ｔ３Ｔ４Ｔ５Ｔ＝(

8、+（５）１ｘｎｚｏｚａｚｐｚＭ(+%%１２２２)０００１,$ｂ＋ＭＭ－ａ（１）α＝ａｒｃｃｏｓ!１２"其中：%２２ｂＭＭ１２ｎ＝ｃｏｓ（θ＋θ），ｎ＝ｓｉｎ（θ＋θ），ｎ＝０%ｘ１４ｙ１４ｚ２２２%%α＋Ｍ１Ｍ２－ｂｏ＝－ｓｉｎ（θ＋θ），ｏ＝－ｃｏｓ（θ＋θ），ｏ＝０，ａ＝０，ａ＝０，ａ＝１α３＝ａｒｃｃｏｓ!"ｘ１４ｙ１４ｚｘ