三轴台式工业机器人通用控制软件设计方案
本文主要以三轴台式工业机器人为平台,采用改进的栅格法进行加工工件的环境表示,利用不同优先级的权值进行路径规划,设计具备一定通用性的机器人控制软件,避免了加工不同工件需重新编写程序的麻烦。 0 引言 如今工业机器人已逐步融入工业生产之中,与工业机器人开发相关的企业也相继在中国出现。然而,对于不同客户的需求,只能通过工程师编写不同程序的方式来满足客户的需求。因此,在这些企业中,大多数都是以“非标”产业和机器人代售为主。而同一机器人应用于不同工作环境,在机器人控制软件软件设计上的通用性问题上一直存在着很大的阻碍。 1 机器人系统框架 工业机器人系统通过控制软件发送指令给予SmartPAC运动控制器,由控制器根据相关指令转换为轴的驱动指令并传输给相应的轴伺服器,轴伺服器根据接收过来的指令控制轴以执行相关动作。参数输入端是由鼠标与键盘通过USB接口直接接入控制器,该控制器自带操作系统WinCE.控制软件在该运动控制器的WinCE环境下运行,通过输入端在控制软件上设定相关参数或进行操作,由通用控制软件分析并确定一条合适的加工路径。根据加工路径,得出相关指令集合,通过控制软件向轴依次发送指令,以达到加工工件的目的。 该工业机器人系统框架如图1所示。 在环境表示的代码实现上采用链表的形式。环境单位结点的构建采用结构体的形式,其主要包括子结点地址、父结点地址和权值等。不同的权值代表着不同的含义,可表示存在加工点区域、靠近加工点区域、加工工件非加工点部分及其他区域,它是实行路径规划实现的引领者,在下节路径规划当中将详细介绍。环境单位结点的代码如下:
一旦区域划分完毕,将需要一值予以表示其加工点的位置。采用结构体的形式予以表示,包括X,Y,Z三个坐标,表示其相对于所在结点空间的坐标。该结构体属于环境单位结点的一部分,具体代码如下: Struct News {int x;int y;int z;}; 每一个环境单位结点都拥有自己的一个ID号,即该环境单位的大小及位置,具体代码如下: Struct Size {int y;int z;int x;int Size;}; x,y,z分别是区域空间内该坐标轴上的最小值,Size表示该立方体区域的边长。 4.2权值寻找 在路径规划上,采用权值寻找法。对每一个环境节点都进行一个权值的赋予,给予结点不同的优先级,权值越低,优先级越高,用于在路径寻找中找到最优路径。 例如,现有4个子节点A,B,C,D,给予A结点的权值为100,B结点的权值为80,C结点的权值为50,D结点的权值为10.现在在路径规划寻找最优路径时,直接先寻找到D结点,然后继续寻找下去,若出现多个优先级相同的结点时,则分而寻之,到寻找完毕之后,再进行最优路径选取,可采用权值之和最小者优先的方法等[6].权值赋予的优先级按由高到低的顺序排列为:存在加工点,靠近加工点,加工工件非加工点部分,其他区域。 实验结果表明,采用上述路径规划选定的实际加工路径与理想加工路径依然存在着一定的差距。 5 总结 本文通用控制软件是在三轴台式工业机器人的基础上,以SmartPAC运动控制器为核心,通过改进后的栅格法进行模型建立,利用权值寻找法进行树的遍历寻找出一条最优路径作为加工路径。经实验表明,该软件基本达到轴式机器人定位要求,能实现简单的路径规划,具备一定的通用性。针对大批量工业加工而言,软件在加工工件的首次模型实现与路径规划上时间开销较大,相比人为设定加工路径要简单、高效、便捷。 |

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