?

　　如前所述ARM核CPU的機器人肩膀的掌控系統

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　引言：

　　肩膀掌控器的機械結構由三相減速電機、肩膀、鉆頭、減速曲軸、視角感應器共同組成。機器人肩膀與機械鉆頭相相連，鉆頭與三相減速電機透過減速曲軸諧振，各肩膀掌控器透過掌控電機旋轉來達至掌控肩膀邊線的目的。

　　近年來，隨著MEMS及相關技術的發展，微機器人領域已越來越來受人關注。但由于零件的尺寸很小，微機器人組件的換裝須要很高的精確度，一般的換裝方法無法辦到。本文介紹了一個可展開微零件換裝工作的機器人肩膀掌控系統的掌控方法。

　　1 系統結構

考慮到多機器人肩膀的選用，整個機器人掌控系統由楊瑞麟機與數個腹面機共同組成。腹面機即是肩膀掌控器，每一腹面機掌控一個機械肩膀的伸縮運動。楊瑞麟機即為掌控終端產品，透過不同配件組裝方式生成每一肩膀的邊線數據，并透過充電器數據傳輸給各腹面機，由腹面機掌控肩膀到達目標邊線并展開目標操作。

　　1.1 機械結構

　　肩膀掌控器的機械結構由三相減速電機、肩膀、鉆頭、減速曲軸、視角感應器共同組成。機器人肩膀與機械鉆頭相相連，鉆頭與三相減速電機透過減速曲軸諧振，各肩膀掌控器透過掌控電機旋轉來達至掌控肩膀邊線的目的。同時，肩膀掌控器具有全自動控制旋柄與鉆頭相相連，須要時可透過全自動控制，改變肩膀邊線。

　　1.2 電阻結構

肩膀掌控器由選用ARM內核的PHLIPS LPC2138系列中央CPU掌控，電阻結構主要分為主掌控組件、量測

　　意見反饋組件和通訊組件，如圖3所示。透過主掌控組件掌控電機狀況，透過量測意見反饋組件獲得鉆頭終端產品距和邊線，在達至規定邊線后暫停電機。而通訊組件則完成與楊瑞麟機之間的數據傳輸。

　　2 電機掌控

　　電機掌控由主掌控組件和量測意見反饋組件共同完成。

　　2.1 主掌控組件

主掌控器選用PHLIPS LPC2138中央CPU，其具有64個插口，31個雙向I／O口，2個8路10們A／D轉換器，能夠展開電流量測的工作，符合設計要求，其插口分配如表1所示。電機選用RA-20GM-SD3 型三相減速電機，其減速箱的減速比達至了1／1000，在減速后，電機轉速為4.5+／-0.9 rpm，在與1／2減速曲軸組進一步諧振后，鉆頭轉速為2.25 rpm，在所用鉆頭齒距為1mm時，肩膀終端產品述牢為3.75×10-2mm／s。

　　由于本設計中電機須要正反旋轉，故選用了BT5512C00驅動力晶片TA8409，其具有兩個輸出口，兩個輸出口。中央CPU透過掌控輸出阻抗組合方可掌控電機的不同狀況，包括正轉、反轉、剎車減速和暫停狀況。

　　它的輸出電流與電機工作電流相符，方可直接驅動力電機，不用增加放大電阻。

　　2.2 量測意見反饋組件

視角感應器選用了Midori的CP-2FC，它的機械視角范圍為360度無限，感應器把視角變化量轉化為電流量并透過電流量測電阻意見反饋回中央CPUA／D轉換口，透過電流的變化量可計算獲得鉆頭的終端產品距，這樣就可以得知肩膀邊線，并以這個為標準對電機磁盤推送命令。

　　電流量測電阻包含由運算放人器構成的電流追隨電阻，它既可隔離電阻，又可以完成電流追隨。

　　3 通訊組件

　　3.1 RS-422通訊標準

　　RS-422標準的接收端選用脈沖響應數據傳輸方式，也稱作均衡數據傳輸，其全稱是“均衡電流數字接口電阻的電氣特性”。

　　其接收機選用高輸出阻抗，推送磁盤有比RS232更強的驅動力能力，故允許在相同數據導線上相連數個接收結點，最多可接10個結點。即一個主設備(Master)，其余為從設備(Salve)，從發備之間不能通訊，所以RS-422支持點對多的雙向通訊。

RS-422的最大數據傳輸距為4000英尺(約1219m)，最大傳輸速率為10Mbit／s。

　　3.2 數據傳輸功能實現

　　本系統通訊組件選用RS-422標準，公交線路長度約為200m，故通訊的可靠性可獲得確保。脈沖響應公交線路磁盤選用AM26LS31晶片，脈沖響應受器選用AM26LS32晶片，中央CPU的串行輸出口和輸出口分別與磁盤輸出和接收機輸出相相連，并選用脈沖響應開路自動故障保險終端產品相連配置。

從而在推送器輸出端為高阻狀況時確保受器輸出有至少200mV的電流信號，使輸出不會出現未知的狀況，提高可靠性，完成與楊瑞麟機間的數據傳輸工作。另外，考慮到多機器人肩膀的應用情況，在肩膀掌控器中設有撥碼開關來設定編號，與楊瑞麟機的數據傳輸必須包含該編號，并由此來判斷通訊時目標掌控器的具體邊線。

　　4 軟件設計

　　在設計了肩膀掌控器硬件的基礎上，我們設計了運行在中央CPU上的軟件應用程序。

　　在掌控器上電后，首先讀入撥碼開關的掌控器編號，然后進入等待模式。程序設定了UART中斷，當楊瑞麟機有數據傳送過來時，中斷發生。此時核對數據包中的掌控器編號，若傳送編號與小掌控器編號相符，則把數據讀入，并計算獲得電機運行方向和肩膀終端產品距。在電機運行時，不斷讀取感應器意見反饋電流，并展開計算，判斷肩膀是否接近目標邊線和是否展開剎車停車操作。電機暫停后，即肩膀到達目標邊線，此時掌控器對楊瑞麟機回復工作完成(通訊時始終附帶掌控器編號)，并再次進入等待狀況。

　　本系統中，可選用兩種算法來決定電機的減速暫停命令的推送時機。

第一種是剛好是在量測獲得肩膀到達目標邊線之時推送減速暫停命令，此算法執行較為簡單，但不可避免會存在電機暫停時鉆頭邊線偏離了目標邊線的情況。不過工作時肩膀終端產品速度很低，已經可以確保掌控精度。第二種算法，即在接近目標邊線時展開預測算法，在肩膀到達目標邊線前推送剎車減速命令，使得鉆頭暫停邊線與目標邊線差距更小，此算法雖較為復雜，但精度較第一種更高，在本設計中，我們選用第二種算法從而確保更高的掌控精度。

　　肩膀掌控器程序是透過不斷讀取感應器意見反饋值獲得肩膀邊線的，雖然經過預測算法提高算法精度，但由于感應器本身也有一定的誤差，肩膀暫停邊線不免會有偏差，但由于高精度的硬件設計，此誤差不會影響機械肩膀大多數的工作。

5 結束語

　　本章設計了一個如前所述ARM核中央CPU的機器人肩膀掌控系統，對掌控器的硬件設計展開了詳細的敘述，并給出了系統結構圖和部分電阻的原理圖；介紹了掌控軟件的設計并給出了程序的流程圖。由于選用了高減速比的減速箱來調整電機速度并配合了改良的算法，本肩膀掌控器的定位精度是比較高的。若在此基礎上加裝可控夾鉗，方可完成簡單可靠的換裝工作。

　　( 文章來源：互聯網 )

聲明：本網站所收集的部分公開資料來源于互聯網，轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網絡分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責，也不構成任何其他建議。本站部分作品是由網友自主投稿和發布、整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權負責。如果您發現網站上所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請第一時間告知，我們將根據您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容，以確保您的權益！聯系電話： 或 。

　　機械曲軸感應器數據傳輸配件運動舉報此信息

　　網友評論

　　匿名:

　　回復

　　取消回復

　　還沒有人評論過，快搶沙發吧！

　　請填寫驗證碼：

　　昵稱

　　評論

　　相關鏈接

　　工業機器人柔性制造加工生產線該如何設計

　　23-01-09

　　多邊折彎中心與機器人的有機結合：薩瓦尼尼P-Robot解決方案（上）

　　23-01-06

　　當打之年！5G進入工業相連新時代

　　23-01-05

　　國際金屬加工網2023新年特刊：中國新發展 世界新機遇

23-01-04

　　優傲預測：2023年協作機器人市場五大自動化趨勢（上）

　　22-12-30

　　ABB機器人超級工廠在滬正式開業

　　22-12-29

　　新能源鋰電制造背后的未來“智造主力”— AMR工業終端產品機器人

　　22-12-29

　　igus軸承：全球首款全自動工業干式清潔機器人升級啦！

　　22-12-28

　　易格斯2023：堅持創新與合作，走綠色可持續發展之路

　　22-12-21

　　322臺，中國機器人密度超越美國22-12-19工業機器人自動化行業的十大趨勢

　　22-12-19

　　ABB超級工廠用機器人制造機器人

　　22-12-19

全球知名機器人制造商Universal Robots入駐igus的RBTX低成本自動化市場22-12-16高性價比的貼標機器人榮獲2022年ROIBOT獎冠軍

　　22-12-16

　　igus收購Commonplace Robotics的大部分股份，大幅提升創新能力

　　22-12-16

　　深化產教融合，培養“智造”人才 | 庫卡機器人助力現代教育再上一層樓

　　22-12-16

　　英特爾助力機器人產業升級，“機器視覺+”將行之何方？

　　22-12-15

　　FANUC產品推薦

　　22-12-14

　　北京發那科： 智造無限 . 發啟未來22-12-14并聯機器人在3C領域零部件加工的應用

　　22-12-13

　　最新意見反饋

　　注冊獲取更多行業信息

　　暫無意見反饋

　　無須注冊，輕松溝通

　　姓名

　　單位名稱

　　電話

　　電子郵件

　　留言

　　詳細需求信息請在此處填寫