六自由度機(jī)器人是一種典型的工業(yè)機(jī)器人,在自動(dòng)搬運(yùn)、裝配、焊接、噴涂等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中有廣泛的應(yīng)用。GRB系列六自由度機(jī)器人是成熟完備的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)與先進(jìn)的設(shè)計(jì)和教學(xué)理念有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物,既滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求,也是教學(xué)、科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想對(duì)象。
該機(jī)器人采用六關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu),各個(gè)關(guān)節(jié)以“編碼器電機(jī)+精密諧波減速器”為傳動(dòng)。在小臂處留有安裝攝像頭、氣動(dòng)工具等外部設(shè)備的接口,并提供備用電氣接口,方便用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展。
機(jī)器人的控制方面,采用集成了PC技術(shù)、圖像技術(shù)、邏輯控制及專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的VME運(yùn)動(dòng)控制器,性能可靠穩(wěn)定,高速高精度。
主要特點(diǎn)
開放式控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
l 基于VME總線高性能工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器的開放式平臺(tái),支持用戶自主開發(fā);
l 通用智能運(yùn)動(dòng)控制開發(fā)平臺(tái),采用VC++或CoDeSys實(shí)時(shí)軟件控制;
l 配備圖形示教功能,便于機(jī)器人的編程操作和應(yīng)用培訓(xùn);
l 配套內(nèi)容詳盡的操作手冊(cè)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,通過實(shí)例演示,引導(dǎo)用戶操作并學(xué)習(xí)如何基于運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā)各種應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
工業(yè)化設(shè)計(jì)與制造
l 按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造;
l 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成6軸串聯(lián)旋轉(zhuǎn)式關(guān)節(jié),各關(guān)節(jié)采用型編碼盤交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),諧波減速器傳動(dòng);
l 模塊化結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單、緊湊,預(yù)留電氣與氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)接口;
l 較高的負(fù)載、更快的軸動(dòng)作速度、大的許用扭矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量使機(jī)器人應(yīng)用廣泛,可用于搬運(yùn),點(diǎn)焊,裝配,點(diǎn)膠,切割,噴涂等行業(yè);
l 具備大的工作半徑和小的干涉半徑,工作范圍大,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上提供較大的靈活性,夾具、剪絲機(jī)等設(shè)備可以采用更高效的安裝方式;
控制軟件
軟件界面(C++)
CoDeSys軟件控制
基于CoDeSys軟件環(huán)境開發(fā)的六自由度機(jī)器人接口界面
CoDeSys 是的軟PLC內(nèi)核軟件研發(fā)廠家德國(guó)3S(SMART,SOFTWARE,SOLUTIONS)公司的一款編程軟件。它支持完整版本的IEC61131標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境,支持標(biāo)準(zhǔn)的六種編程語言,是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件平臺(tái),被很多硬件廠家支持,可編程超過150家OEM生產(chǎn)的自動(dòng)裝置。CoDeSys提供了許多組合產(chǎn)品的擴(kuò)充,諸如各種不同領(lǐng)域的總線配置程序、完全的目測(cè)化和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。除了支持PLC編程,還支持總線接口、驅(qū)動(dòng)設(shè)備(特別是伺服、數(shù)控)、顯示設(shè)備、IO設(shè)備等的編程。其主要特點(diǎn)有:
² CoDeSys 2.3 - IEC 61131-3編程系統(tǒng),自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的內(nèi)核
² RTE (real time extension for windows XP) - 在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的軟PLC
² HMI (Human Machine Interface) - 集成在PLC編程系統(tǒng)中的可視化功能
² Motion Control Function Block- 把運(yùn)動(dòng)控制和PLC合二而一
² ENI (Engineering Interface) Server?。∮糜谧詣?dòng)化方案設(shè)計(jì)的工程接口
² Web Server?。∮糜谧詣?dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接口
附注:實(shí)際六自由度機(jī)器人配套軟件接口界面圖與上圖片可能有細(xì)微差別。
機(jī)器人坐標(biāo)系
技術(shù)參數(shù)
機(jī)器人技術(shù)參數(shù)
項(xiàng) 目 |
指 標(biāo) |
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臂長(zhǎng) |
伸臂(J3到J2) |
720 mm |
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伸臂偏移(J2到J1) |
150 mm |
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第二伸臂長(zhǎng)(J5到J3) |
645 mm |
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第二伸臂偏移(J4到J3) |
150 mm |
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運(yùn)動(dòng)范圍 |
運(yùn)動(dòng)半徑 |
R2(從P點(diǎn)到J1) |
1537 mm |
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R3(P點(diǎn)盲區(qū)) |
356 mm |
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運(yùn)動(dòng)角度 |
J1 |
±180 deg |
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J2 |
-105,+175 deg |
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J3 |
-235,+85 deg |
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J4 |
±180 deg |
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J5 |
-40, +220 deg |
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J6 |
±360 deg |
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運(yùn)動(dòng)速度 |
末端合成速度 |
>8000 mm/s |
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J1 |
140 deg/s |
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J2 |
180 deg/s |
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J3 |
225 deg/s |
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J4 |
450 deg/s |
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J5 |
450 deg/s |
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J6 |
545 deg/s |
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關(guān)節(jié)分辨率 |
J1 |
2048000 pulse /r |
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J2 |
1638400 pulse /r |
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J3 |
1310720 pulse /r |
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J4 |
655360 pulse /r |
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J5 |
655360 pulse /r |
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J6 |
540672 pulse /r |
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運(yùn)動(dòng)重復(fù)精度 |
X/Y/Z |
±0.08 mm |
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大許用負(fù)載慣量 |
J4 |
0.3 kg*m2 |
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J5 |
0.3 kg*m2 |
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J6 |
0.2 kg*m2 |
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大負(fù)載 |
6 kg |
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重量 |
140 kg |
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VME控制器 |
控制軸數(shù) |
供8軸伺服/步進(jìn)控制 |
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CPU |
X86架構(gòu)CPU板,賽揚(yáng)1.6GCPU,提供USB2.0、10M/100M以太網(wǎng)、鍵盤、鼠標(biāo)、VGA、CF卡標(biāo)準(zhǔn)接口 |
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圖像處理卡(可選) |
支持兩路視頻輸入,支持PAL、NTSC制式,隔行/逐行掃描 |
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圖像處理部件 |
攝像頭 (單目視覺 含一套; 雙目視覺 含兩套) |
Ø VBS and Y/C 輸出 Ø 電子線路功能 Ø 單擊白平衡 Ø 預(yù)裝數(shù)字信號(hào)處理器DSP Ø TV系統(tǒng) NTSC/PAL Ø 圖像傳感器 Interline CCD Ø 有效像素 752*582 Ø 像素尺寸 8.6*8.3 Ø 掃描線 625Lines Ø 分辨率 470TV lines(水平) 460TV lines(垂直) Ø 信噪比 46dB Ø 鏡頭接口 C Ø 尺寸 31(W)×29(H)×80(D)mm |
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鏡頭 (單目視覺 含一套; 雙目視覺 含兩套) |
Ø 1/2″4.0~12mm-C Ø 手動(dòng)光圈手動(dòng)變焦鏡頭 Ø 鏡頭接口 C |
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安裝要求 |
安裝方式 |
水平地腳螺栓安裝 |
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安裝環(huán)境 |
溫度:0~45°C 濕度:20~80%RH (不能結(jié)露) 震動(dòng):0.5G以下 避免接觸易燃腐蝕性液體或氣體,遠(yuǎn)離電氣噪聲源 |
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實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
n 機(jī)器人的認(rèn)識(shí)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解機(jī)器人的機(jī)構(gòu)組成、工作原理;
了解GRB系列教學(xué)機(jī)器人的性能指標(biāo);
熟悉機(jī)器人的基本功能及示教運(yùn)動(dòng)過程。
n 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的組成;
了解機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)各部分的原理及作用;
掌握機(jī)器人單軸運(yùn)動(dòng)的方法。
n 機(jī)器人控制系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成;
了解機(jī)器人控制系統(tǒng)各部分的原理及作用。
n 機(jī)器人示教編程與再現(xiàn)控制
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解機(jī)器人示教與再現(xiàn)的原理;
掌握機(jī)器人示教和再現(xiàn)過程的操作方法。
n 機(jī)器人坐標(biāo)系的建立
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解機(jī)器人建立坐標(biāo)系的意義;
了解機(jī)器人坐標(biāo)系的類型;
掌握用D-H方法建立機(jī)器人坐標(biāo)系的步驟。
n 機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解齊次變換矩陣的概念;
掌握機(jī)器人笛卡爾坐標(biāo)系建立的過程;
掌握運(yùn)用齊次變換矩陣求解機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法。
n 機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解齊次變換矩陣的概念;
了解機(jī)器人工作空間的概念;
掌握機(jī)器人笛卡爾坐標(biāo)系建立的過程;
掌握運(yùn)用齊次變換矩陣求解機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法。
n 機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:理解機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的概念;
了解機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡規(guī)劃方法;
了解基于運(yùn)動(dòng)控制器的機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的梯形和S形速度曲線的規(guī)劃過程;
理解機(jī)器人相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置模式和運(yùn)動(dòng)位置模式的概念。
n 機(jī)器人PTP(點(diǎn)到點(diǎn))運(yùn)動(dòng)軌跡控制
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:理解機(jī)器人PTP(點(diǎn)到點(diǎn))運(yùn)動(dòng)的概念;
了解機(jī)器人PTP(點(diǎn)到點(diǎn))運(yùn)動(dòng)的控制方法;
了解機(jī)器人實(shí)現(xiàn)PTP運(yùn)動(dòng)的過程。
n 機(jī)器人的搬運(yùn)裝配實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:了解機(jī)器人完成搬運(yùn)作業(yè)的過程;
掌握機(jī)器人示教作業(yè)的方法。
注:上述實(shí)驗(yàn)根據(jù)選擇的教學(xué)機(jī)器人的型號(hào)不同有所取舍,具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟參見相應(yīng)的《機(jī)器人實(shí)驗(yàn)參考書》
創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性
Ø 機(jī)器人力矩控制方式研究;
Ø 基于智能控制平臺(tái)開發(fā)各種應(yīng)用軟件軌跡規(guī)劃算法;
Ø 利用平臺(tái)提供的視覺接口,挑戰(zhàn)視覺伺服系統(tǒng)的研究和開發(fā);
Ø 挑戰(zhàn)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控和多機(jī)器人協(xié)調(diào)工作等研究項(xiàng)目。