六自由度并聯(lián)機器人控制系統(tǒng)設計

六自由度并聯(lián)機器人控制系統(tǒng)設計,自由度,并聯(lián),機器人,控制系統(tǒng),設計 1 ?? XX大學XX學院 2 ?? 畢業(yè)設計說明書 3 ?? 題 目: 4 ?? 學 院: XX學院 5 ?? 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 6 ?? 學 號: 7 ?? 姓 名: XX 8 ?? 指導教師:XX 9 ?? 完成日期: 2015-5-20 10 ?? 目 錄 11 ?? 摘要 3 12 ?? ABSTRACT 4 13 ?? 第1章 前言 5 14 ?? 1.1 背景與意義 5 15 ?? 1.2 并聯(lián)機器人發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 6 16 ?? 1.2.1 并聯(lián)機器人組成原理簡介 6 17 ?? 1.2.2 并聯(lián)機器人運動空間簡介 7 18 ?? 1.2.3 并聯(lián)機器人結構設計簡介 7 19 ?? 1.2.4 并聯(lián)機器人剛度、精度、柔度、靈巧度簡介 7 20 ?? 1.2.5 并聯(lián)機器人誤差簡介 7 21 ?? 1.2.6 并聯(lián)機器人模塊設計 7 22 ?? 1.2.7 新型虛擬軸數(shù)控機床的簡介 8 23 ?? 第2章 并聯(lián)機器人的設計 9 24 ?? 2.1 機床中的并聯(lián)機構設計 9 25 ?? 2.2桿件的配置 13 26 ?? 2.3主軸部件 13 27 ?? 2.4驅動裝置的設計 13 28 ?? 2.5機器人機身的設計 14 29 ?? 第3章 部件的設計 16 30 ?? 3.1 主軸系統(tǒng) 16 31 ?? 3.1.1 主軸設計與受力分析 16 32 ?? 3.1.2刀具夾緊結構 18 33 ?? 3.2桿件和鉸鏈設計 18 34 ?? 3.2.1桿件設計 18 35 ?? 3.2.2鉸鏈設計 21 36 ?? 3.3伺服電機的選用 22 37 ?? 3.3.1直流伺服電機的選擇與計算 22 38 ?? 3.3.2直流伺服電機的控制 25 39 ?? 第4章 絲桿的計算與校核 26 40 ?? 4.1 參數(shù)擬訂 26 41 ?? 4.2 穩(wěn)定性驗算 27 42 ?? 4.3 剛度驗算 27 43 ?? 4.4 效率驗算 28 44 ?? 第5章 控制系統(tǒng)設計 29 45 ?? 5.1電路布線方案 30 46 ?? 5.2電路控制要求 29 47 ?? 5.3電路控制連線原理圖 30 48 ?? 5.4并聯(lián)機器人控制總成 29 49 ?? 結 論 31 50 ?? 致謝 32 51 ?? 參考文獻 33 52 ?? 附錄:英文文獻翻譯 34 53 ?? 摘要 54 ?? 概念設計是并聯(lián)機器人設計的首要環(huán)節(jié),其目的是在給定所需自由度條件 55 ?? 下,尋求含一個主剛體(動平臺)的并聯(lián)機構桿副配置、驅動方式和總體布局的各種可能組合。 段落降重 56 ?? ???根據(jù)支鏈含有伺服致動器的不同數(shù)量的并聯(lián)機器人大致可分為并聯(lián)和串聯(lián)并聯(lián)混合3種類型。前兩個僅包含一個或一個支鏈的一個以上的致動器,以直接產(chǎn)生三至六個自由度;后者是在序列產(chǎn)生機構自由所需程度并聯(lián)或串聯(lián)組合少由兩個以上的自由度。滾珠絲杠螺母或線性電動機 - 根據(jù)在一個支鏈的致動器的不同位置上,平行機械手能內部和副副驅動外,與一般使用的線性驅動裝置,例如伺服電動機使用。改變房屋結構可能使并聯(lián)機器人多樣性的總體布局,也使尺寸,形狀和運動靈活的工作空間產(chǎn)生很大的不同。因此,在節(jié)目的整體布局的發(fā)展,應使用的概念設計和運動學交互,并根據(jù)具體的要求決定。 段落降重 57 ?? 可實現(xiàn)多種一臺機器上的數(shù)字業(yè)務通過更換到底是并行的優(yōu)勢之一。然而,由于該鉸鏈約束的,支鏈的干擾,特別是在位置和其他因素的影響,再加上的姿態(tài),從而導致移動平臺上實現(xiàn)有限手勢的能力是純多種6自由度并聯(lián)機構固有缺陷,它是難以適應大角度多軸數(shù)控工作的IT需求。目前平行一顯著的趨勢是采用混合動力機構分別實現(xiàn)平移和旋轉自由度。這樣的安排不僅可以讓平移和旋轉控制解耦,和一個大的工作空間,因此可以重組性強等優(yōu)點。特別是因為正解的存在性,解決的立場來回答,它提供了數(shù)控編程和誤差補償了極大的方便。應該強調的是,傳統(tǒng)機床的發(fā)展了幾百年,和任何希望從創(chuàng)新來看純粹的體制點,同時試圖設想完全放棄制造過程的機械結構合理部分的傳統(tǒng)布局會失之偏頗。 段落降重 58 ?? 的設計是由六個伸縮桿通過鉸鏈中的框架連接的固定平臺(幀機)和移動平臺(軸部件),六角形框架機是固定的平臺,六伸縮桿在一個60度的角度分布,則錨桿是固定的,并且在桿件的長度是可變的,也可以是伸縮。另一端6伸縮桿,然后通過帶有主軸移動平臺的鉸鏈部件連接到實現(xiàn)六度刀具的運動自由度。該部分被加工被固定在機臺上,整個過程沒有任何動靜。運動. 段落降重 59 ?? ABSTRACT 60 ?? This design is made up of 6telescopic rod is connected with a fixing platform ( machine frame ) and a moving platform ( spindle ), the machine on 6 sides of the frame is fixed platform,6 telescopic rod through a hinge at a 60 degree angle distribution in the frame, the support rod is fixed, and the rod of are variable in length, can be telescopic.?6 telescopic rod at the other end,?through a hinge and a spindle of moving platform is connected,?so as to realize the tool with 6degrees of freedom of motion. Parts to be processed is fixed on a working table of a machine tool,?in the entire process without any movement 段落降重 61 ?? 第1章 前言 62 ?? 1.1 課題背景與意義 63 ?? 為了提高生產(chǎn)環(huán)境的適應性,以滿足迅速變化的市場需求,近年來,全球機床制造業(yè)正在積極探索和新的多功能制造設備和系統(tǒng)的發(fā)展,其中,所述機器結構的技術突破談到90年代中期并聯(lián)機器人的出現(xiàn)(ParallelMachineTool),也被稱為虛擬(是)軸機床(VirtualAxisMachineTool)或并聯(lián)運動機床(ParallelKinematicsMachine)。從本質上講并聯(lián)機器人機器人和機器制造技術相結合的產(chǎn)物,其原型是并聯(lián)機器人機械手。相比于實現(xiàn)傳統(tǒng)五軸數(shù)控機床功能對等,并聯(lián)機器人具有以下優(yōu)點: 段落降重 64 ?? 剛度重量比:由于使用或不平行的閉環(huán)組靜態(tài)靜定桁架結構,并在準靜態(tài)的情況下,所述第二動力傳動構件理論上僅由張力和壓縮載荷桿的限制,所以重量的驅動機構部的具有高的承載能力。 段落降重 65 ?? 響應速度快:一個顯著降低運動部件的慣性有效地提高了伺服控制器的動態(tài)品質使得移動平臺,以獲得高進給速度和加速度,因此特別適合于各種高速數(shù)控操作。 段落降重 66 ?? 環(huán)境適應性:易可重構和模塊化設計,并且可以構成各種布局和組成自由。安裝在可用于多軸銑,鉆一個移動平臺工具,研磨,拋光等加工形狀的工具銳化。機械及設備的手腕,高能束源或CCD照相機等的結束,但也完成精密裝配,特殊處理和測量操作。 段落降重 67 ?? 技術附加值高:平行于“硬件”簡單,“軟件”復雜的特點是一個技術性很強的增值機電一體化產(chǎn)品,因此有望獲得較高的經(jīng)濟回報。 段落降重 68 ?? 我們的研究和開發(fā)已列入“九五”計劃并聯(lián)機器人和863高科技發(fā)展計劃,不斷研究的基本理論由美國國家自然科學基金和國家攀登計劃資助。部分高校的并行開發(fā)也將納入教育211個重點建設項目,和當?shù)卣块T的支持部和吸引機床骨干企業(yè)的參與。為支持國家自然科學基金,中國大陸在這方面的研究的中堅力量,1999年6月該國在清華大學舉行的并行和并行設計理論與關鍵技術研討會第一屆會議上,并聯(lián)機器人的發(fā)展狀況,未來趨勢和問題的討論來解決。 段落降重 69 ?? 1.2 并聯(lián)機器人發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 70 ?? 并聯(lián)機器人和虛擬軸機床常用的Stewart平臺及其變形機制,是現(xiàn)代機器人技術和現(xiàn)代機械技術的完美結合。并行使得近兩個世紀以來的結構和基于機器上已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化笛卡爾坐標直線位移運動,放棄了固定的刀具導軌,采用的是多極并聯(lián)機構的驅動完全打破了機器的傳統(tǒng)觀念結構。由于挖掘Stewart平臺結構,大大提高了機器實現(xiàn)超快高速加工的剛性,促使加工速度和加工質量顯著提高。由于本機具有高剛性,高承載能力,高轉速,高精度,重量輕,機械結構簡單,標準化和模塊化的優(yōu)勢程度高,航天,兵器,船舶,電子等領域的需要精密加工它已經(jīng)成功應用。你可以說:“虛擬軸數(shù)控機床被認為是機械設計的20世紀最具革命性的突破,機床代表了發(fā)展21世紀的方向。” 段落降重 71 ?? 1.2.1 并聯(lián)機器人組成原理簡介 72 ?? 研究并聯(lián)機器人運動副類型、自由度計算、支鉸類型以及運動學分析、建模與仿真等問題。 73 ?? 1.2.2 并聯(lián)機器人運動空間簡介 74 ?? 包括運動空間分析及仿真、可達工作空間求解(如數(shù)值求解法、球坐標搜索法等)、機床干涉計算及位置分析等。 段落降重 75 ?? 1.2.3 并聯(lián)機器人結構設計簡介 76 ?? 并聯(lián)機器人的結構設計包括很多內容,如安全機構設計、機床的總體布局、數(shù)控系統(tǒng)設計(包括數(shù)控平臺建造、數(shù)控系統(tǒng)編程、數(shù)控加工過程仿真等)。 段落降重 77 ?? 1.2.4 并聯(lián)機器人剛度、精度、柔度、靈巧度簡介 78 ?? 平行機構閉環(huán)特性,并聯(lián)機器人結構比傳統(tǒng)系列機器具有更高的剛度,但這個功能耦合引起的相對動態(tài)的分析上極大的困擾的形成問題,因此應給予足夠的重視學業(yè)。研究并聯(lián)機器人的精度仍然是一個國際問題,其中包括機器硬件的研究(與前機床的設計和精密制造精度描述)和系統(tǒng)輸出精度的研究(后處理和機床制造業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)和評估的準確性)。并聯(lián)機器人的靈活性,包括彈性分析,合規(guī)性評價指標及其在工作空間和狀分布。敏捷主要指標靈巧和分布。 段落降重 79 ?? 1.2.5 并聯(lián)機器人誤差簡介 80 ?? 包括誤差分析、建模及誤差精度保證、測量系統(tǒng)設計等問題。 81 ?? 1.2.6 并聯(lián)機器人模塊設計 82 ?? 根據(jù)空間和平面的工件,并相應地平行機械手送入太空型平行機械手和平面并聯(lián)機器人兩類。根據(jù)功能和結構,可分為以下功能塊平行:①執(zhí)行模塊; ②基本模塊(靜態(tài)平臺模塊); ③移動平臺模塊; ④機架模塊; ⑤定位模塊; ⑥驅動模塊; ⑦控制和顯示模塊; ⑧潤滑和冷卻模塊。 段落降重 83 ?? 1.2.7 新型虛擬軸數(shù)控機床的簡介 84 ?? 虛擬軸數(shù)控機床是“使用制造數(shù)學工具?！庇捎谶@種機器的設計和操作使用非常復雜的數(shù)學計算和推理。?Stewart平臺目前的理論研究取得了一些重要的結論,進一步研究Stewart平臺的綜合分析,提供對虛擬軸數(shù)控機床的發(fā)展提供了理論依據(jù)。 段落降重 85 ?? 第2章 并聯(lián)機器人的設計 86 ?? 2.1 機床中的并聯(lián)機構設計 87 ?? (1)概念設計 88 ?? 概念設計的平行機械手的設計,其目的是在所需的自由給定的條件下,最重要的部分 89 ?? 通過尋求的并行的子杠桿機構包括一個主要的剛性體配置(移動臺)中的所有可能的組合,驅動模式和總體布局。 90 ?? 可實現(xiàn)多種一臺機器上的數(shù)字業(yè)務通過更換到底是并行的優(yōu)勢之一。然而,由于該鉸鏈約束的,支鏈的干擾,特別是在位置和其他因素的影響,再加上的姿態(tài),從而導致移動平臺上實現(xiàn)有限手勢的能力是純多種6自由度并聯(lián)機構固有缺陷,它是難以適應大角度多軸數(shù)控工作的IT需求。目前平行一顯著的趨勢是采用混合動力機構分別實現(xiàn)平移和旋轉自由度。這樣的安排不僅可以讓平移和旋轉控制解耦,和一個大的工作空間,因此可以重組性強等優(yōu)點。特別是因為正解的存在性,解決的立場來回答,它提供了數(shù)控編程和誤差補償了極大的方便。應該強調的是,傳統(tǒng)機床的發(fā)展了幾百年,和任何希望從創(chuàng)新來看純粹的體制點,同時試圖設想完全放棄制造過程的機械結構合理部分的傳統(tǒng)布局會失之偏頗。 段落降重 91 ?? (2)運動學設計 92 ?? 并聯(lián)運動設計包括兩個工作區(qū)內容的一個工作區(qū)的定義和說明,以及分析和綜合。工作區(qū)的合理定義是并聯(lián)運動設計的第一個環(huán)節(jié)。從傳統(tǒng)工具不同,工作空間并聯(lián)機器??人的各種支鏈的工作子空間通常由封閉包圍多個空間的補丁提供的交集。需要適應的定義為機床的編程工作空間中的工作區(qū)接觸幾何規(guī)則的多軸數(shù)控作業(yè),通常是柔性(喬)內。為純六自由度機械手,實現(xiàn)了移動平臺的位置和姿態(tài)的能力被彼此耦合,即增加的姿勢,工作空間縮小。因此,為了實現(xiàn)移動臺的位置和方向,以實現(xiàn)可視化的能力,往往就需要減少空間位置或取向空間描述的維數(shù)。 段落降重 93 ?? 1)工作空間分析和綜合的并聯(lián)運動設計的核心內容。概括地說,涉及公知的空間分析尺度參數(shù)和有源關節(jié)范圍的變量變化的條件的工作,以評估運動平臺上實現(xiàn)的位置和取向的能力;大規(guī)模集成在程序基礎上,實現(xiàn)構成的空間預先給定的能力,并使得操作的最佳性能為目標,以確定??主動改變關節(jié)變量和尺度參數(shù)的范圍。 段落降重 94 ?? 2)在工作區(qū)的分析可以使用數(shù)值方法或解析方法。前者的核心算法,根據(jù)使用反向運動學和KT邊界點集搜索條件的邊界工作區(qū)邊界的性質將作為約束。其基本思路是,后者將被拆解成幾個并聯(lián)機構的單開鏈,在每個解決單一的開放空間的邊界采用弧形包圍鏈,然后用技術來獲得整個曲面相交工作區(qū)的邊界。 段落降重 95 ?? 3)的最終目標是實現(xiàn)全面大規(guī)模并行運動學設計,我們需要考慮到移動平臺的位置和方向,實現(xiàn)原則的能力,鍛煉柔韌性,支,干擾等因素。對于6自由度機械手,可以利用目前規(guī)模綜合方法可分為:基于全面規(guī)模各向同性的情況下,都基于加權綜合指數(shù)各向同性條件和綜合秤臺的姿勢移動能力,和整體的靈活性三種方法。第一種方法依賴于規(guī)模參數(shù)滿足各向同性的條件,所以無窮多個解的存在只是因為。用于移動平臺的第二種方法需要預訂的手勢功能在一個給定的工作空間,通過施加適當?shù)募s束,可以有效的解決多種解決方案的問題。第三種方法是比較常見的,通常雅可比在工作區(qū)第一時刻為目標矩陣條件數(shù),該問題的規(guī)模歸結為一類綜合性功能極值。值得注意的是,第二個方法只適用于特定的平行機構(如Stewart平臺);并且除了低計算效率前三種方法,而且還可以不考慮該平臺的功能來實現(xiàn)動態(tài)的姿態(tài)。因此,不同類型的機器人,考慮到各種研究和高效的性能尺度綜合的方法將是一個非常有意義的工作。下一頁 段落降重 96 ?? (3)動態(tài)問題 97 ?? 剛體動力學逆問題是并聯(lián)機器人,全動態(tài)設計和控制器參數(shù)整定的理論基礎的動態(tài)分析。這樣的問題可以歸因于已知的解決內力的移動平臺的運動和驅動力的鉸鏈。歐拉法,拉格朗日方程,虛功原理,凱恩方程等 - 相對應的建模方法可以在幾乎所有的力學,可用于,例如牛頓使用。容易建立,因為操作空間和關節(jié)空間速度和加速度由雅可比和Hessian矩陣,以及廣義結構構件和廣義慣性力的運動的這樣的速度之間的映射,這是合理的認為虛功(率)原則建模的首選方法。 段落降重 98 ?? 1)動態(tài)性能并行處理是影響的重要指標的效率和精度。并聯(lián)機器人的動態(tài)績效評價可以按照一系列相應的結果,你可以使用條件的動態(tài)數(shù)字,動態(tài)最小奇異值和動態(tài)可操作性橢球長半軸幾何平均值為指標。該機器人不同的是,金屬切削機床動態(tài)的優(yōu)劣主要是基于考慮結構振動和切割穩(wěn)定性。動感的設計目標一般都可以歸結為權重的整個單元的改進靜態(tài)剛度;通過質量和剛度合理搭配使低級別的主導振動能量平衡模式;并且有效地降低刀具和工件最大負實靈活性部分之間的相對運動,以提高抗切削顫振的能力。動態(tài)績效評價是有節(jié)目,這兩個機器人和機床之間的一些差異。實際上,前者不計算和對結構支持子系統(tǒng)的動態(tài)特性和工作性能有特殊要求的效果;后者不考慮運動部件的慣性和與位置和非線性時變形狀的變化的剛度。因此,深度平行耦合與這些機構,復雜的機械系統(tǒng)動力學建模和機器的動態(tài)設計具有非固定長度和非線性特性,這將是一項艱巨的任務。這項工作的指導控制器參數(shù)調整,提高了系統(tǒng)的動態(tài)品質也是非常重要的。 段落降重 99 ?? (4) 精度設計與運動學標定 100 ?? ??? 精度問題是并聯(lián)機器人能否投入工業(yè)運行的關鍵。并聯(lián)機器人的自身誤差可分為準靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差。前者主要包括由零部件制造與裝配、鉸鏈間隙、伺服控制、穩(wěn)態(tài)切削載荷、熱變形等引起的誤差;后者主要表現(xiàn)為結構與系統(tǒng)的動特性與切削過程耦合所引起的振動產(chǎn)生的誤差。機械誤差是并聯(lián)機器人準靜態(tài)誤差的主要來源,包括零部件的制造與裝配誤差。目前,由于尚無有效的手段檢測動平臺位姿信息,因而無法實現(xiàn)全閉環(huán)控制條件下,通過精度設計與運動學標定改善機床的精度就顯得格外重要。 段落降重 101 ?? ??? 1)精度設計是機床誤差避免技術的重要內容,可概括為精度預估與精度綜合兩類互逆問題。精度預估的主要任務是,按照某一精度等級設定零部件的制造公差,根據(jù)閉鏈約束建立誤差模型,并在統(tǒng)計意義下預估刀具在整個工作空間的位姿方差,最后通過靈敏度分析修改相關工藝參數(shù),直至達到預期的精度指標。工程設計中,更具意義的工作是精度綜合,即精度設計的逆問題。精度綜合是指預先給定刀具在工作空間中的最大位姿允差(或體積誤差),反求應分配給零部件的制造公差,并使它們達到某種意義下的均衡。精度綜合一般可歸結為一類以零部件的制造公差為設計變量,以其關于誤差靈敏度矩陣的加權歐氏范數(shù)最大為目標,以及以公差在同一精度等級下達到均衡為約束的有約束二次線性規(guī)劃問題。 段落降重 102 ?? 2)運動學標定,又稱為精度補償或基于信息的精度創(chuàng)成,是提高并聯(lián)機器人精度的重要手段。運動學標定的基本原理是,利用閉鏈約束和誤差可觀性,構造實測信息與模型輸出間的誤差泛函,并用非線性最小二乘技術識別模型參數(shù),再用識別結果修正控制器中的逆解模型參數(shù),進而達到精度補償?shù)哪康?。高效準確的測量方法是實現(xiàn)運動學標定的首要前提。根據(jù)測量輸出不同,通?？刹捎?類運動學標定方法:①利用內部觀測器所獲信息的自標定方法,其一般需要在從動鉸上安裝傳感器(如在虎克鉸上安裝編碼器);②檢測刀具位姿信息的外部標定方法,其原則上需要高精度檢具和昂貴的五坐標檢測裝置。 段落降重 103 ?? (5)數(shù)控系統(tǒng) 104 ?? 1)從圖機床運動的點,平行機械手與移動平臺在笛卡爾空間常規(guī)機之間的本質區(qū)別是關節(jié)空間(也稱為實際情況地圖)的非線性映射伺服運動。因此,當運動控制,必須定位逆解模型將預先刀具的位置和方向和速度信息輸入到伺服控制命令系統(tǒng)的方式進行,并驅動并行機制來實現(xiàn)該工具的希望的運動。由于不同的配置和尺度參數(shù),從而在結構和不同的并聯(lián)機器人參數(shù)映射的實際情況是不同的,所以使用開放式數(shù)控系統(tǒng)是建立系統(tǒng)適用性增加的理想方式。 段落降重 105 ?? 2)為了實現(xiàn)高速高精度刀具軌跡控制,并聯(lián)機器人系統(tǒng)需要高性能數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件。系統(tǒng)軟件通常包括用戶界面,數(shù)據(jù)預處理,插值計算,根據(jù)實際情況的變化,PLC控制,安全等模塊,并要求簡單,可靠,可用于低級別的訪問,并能完成多任務實時 - 時間操作系統(tǒng)的調度。 段落降重 106 ?? 3)友好的用戶界面是實現(xiàn)并聯(lián)機器人工業(yè)運行的一個重要因素是不容忽視的。由于操作者習慣于傳統(tǒng)數(shù)控機床操作面板和相關的術語和命令系統(tǒng),所以容易根據(jù)考慮中的并聯(lián)機器人數(shù)控系統(tǒng)的用戶界面的開發(fā)給最終用戶,則必須將特征的傳動原理方面隱藏在系統(tǒng)內留下給用戶或者要求用戶信息,與傳統(tǒng)的工具可能是一致的。這個信息通常包括一個操作面板顯示,數(shù)字程序代碼和坐標定義。 段落降重 107 ?? 4)實時插補計算工具是實現(xiàn)高速,關鍵技術的高精度軌跡控制。在工業(yè)PC和多軸運動控制器板開芯結構并行數(shù)控系統(tǒng),通用和容易插值算法,在操作空間離散刀具路徑,根據(jù)精度的要求,并插入根據(jù)填補采樣頻率所提供的硬件,根據(jù)時間軸為離散點粗插值,然后根據(jù)實際情況變換數(shù)據(jù)轉換成關節(jié)的空間,然后到控制器精插補。注意到兩個離散點甚至簡單的線性勻速運動之間的操作空間,它會被轉換成關節(jié)的空間,對應的兩個離散點之間移運動,因此,如果關節(jié)間隙仍然是兩個中的每個軸的離散點間作勻速運動,則每個軸復雜彎曲路徑中的操作空間的合成。因此,我們必須致密離散點,以創(chuàng)建一個高速,高精度的刀具路徑。這不僅需要大大提高插值率控制,并需要有效地應對過渡的速度。 段落降重 108 ?? (6)鍵基體 109 ?? 專業(yè)化和系列化配套的關鍵基礎設施元件內置高速高精度并聯(lián)機器人,可重構和模塊化設計的產(chǎn)品,以及物質保證一個顯著降低制造成本。這項工作也是平行于市場的重要組成部分。需要包括一個功率比高速主軸單元,高速高性能的直線電機,精密絲杠導軌,結構緊湊,可調節(jié)輥間隙精密球軸承的體積和卡時,鉸鏈和高并行較大的關鍵基礎件 - 精密光柵和激光測量定位系統(tǒng)。目前,國外已有專業(yè)生產(chǎn)廠(如德國INA軸承公司)開發(fā)出不同系列的產(chǎn)品。然而,這些產(chǎn)品在中國仍是大部分是空的,或者有國際先進水平差距較大。 段落降重 110 ?? 1)并聯(lián)機器人是機器的家族的一個新成員,仍然是在家里,也有需要克服了很多理論和技術問題在“嬰兒期”。平行鍵活力能夠回答潛在客戶有什么理由能說服我買并聯(lián)機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工具,“這個問題。因此,緊緊抓住了新一代的生產(chǎn)設備變化的機會,加強理論并聯(lián)機器人研究和工程實踐,以盡快推動高新技術這種新型數(shù)控裝備的早期商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化轉化為生產(chǎn)力具有重要的意義。這項工作將依賴于政府部門,機床制造商和愿景的潛在用戶,機器人和機械設計機構的工作人員和工人學會協(xié)作和不懈努力。 段落降重 111 ?? 2)設計是在60度角分布的上部由連接到固定平臺(幀機六伸縮桿)和移動平臺(軸部件),六角形框架機是固定的平臺,六伸縮桿通過鉸鏈幀,錨桿是固定的,并且在桿件的長度是可變的,也可以是伸縮。另一端6伸縮桿,然后通過帶有主軸移動平臺的鉸鏈部件連接到實現(xiàn)六度刀具的運動自由度。該部分被加工被固定在機臺上,整個過程沒有任何動靜。 段落降重 112 ?? 2.2桿件的配置 113 ?? 桿件是并聯(lián)運動機構的驅動元件。桿系的配置對并聯(lián)運動機船的結構和性能都將起到絕對性的作用。 段落降重 114 ?? 桿件的配置主要考慮的問題是: 段落降重 115 ?? (1)桿件的基點是固定的還是移動的 116 ?? (2) 桿件的長度是可變的還是固定的 117 ?? (3) 桿件與動平臺的連接形式 118 ?? 我所選擇的桿柱的可變棒長度,其處置特性的杠桿長度可通過伸縮機構而改變,所述桿通過鉸鏈固定至框架機的一端,其另一端通過一個鉸鏈與移動連接平臺。位置控制信號到伺服馬達驅動滾珠絲杠傳動后,通過拉伸或譯碼器返回到位置控制系統(tǒng)實現(xiàn)的伸縮桿,位移或旋轉角度測量系統(tǒng)。很顯然,可以改變連桿的長度,也就是,它的最大和機器的工作空間的最小長度將有一個直接的影響,而有限伸縮結構。 段落降重 119 ?? 2.3主軸部件 120 ?? 馬達軸垂直配置,有助于實現(xiàn)移動平臺的大的角度,在保證電機軸和杠桿,該表和工件之間沒有干擾。 段落降重 121 ?? 2鉸鏈安裝位置作為軸端的底部和頂端分增加機器的剛度附近。 122 ?? 酒吧的系統(tǒng)配置采取程序并行和交叉組合,幫助設計框架及機導軌。 123 ?? 2.4驅動裝置的設計 124 ?? 有兩種驅動裝置可供選擇: 段落降重 125 ?? (1)直線電動機直接驅動 126 ?? (2)伺服電動機滾珠絲杠桿驅動 127 ?? 使用相同的線性球導向結構和線性位移測量系統(tǒng),以便它可以互換兩個驅動系統(tǒng)。測試比較。直線電機直接驅動的滑板不再安裝在球導向塊2的兩側;和球的安裝伺服電機滾珠絲桿滑板短邊擰滑球導向塊材料是鋁,整體鋁木銑和加工。在結構的線性電動機幻燈片具有許多肋,以降低系統(tǒng)成本,由鋁合金制成的。除了考慮滑動和制造成本函數(shù)需要的結構,而且要在幻燈片上的固定位置最小化的各種部件,萬向接頭的數(shù)量,因此是鏡面對稱的。由于成本低伺服驅動滾珠絲杠,所以選擇伺服電機驅動的滾珠螺桿。 段落降重 128 ?? 2.5機器人機身的設計 129 ?? 機床的框架除了保證實現(xiàn)所要求的工作空間和并聯(lián)運動機構及其驅動裝置的安裝要求外,在設計過程中還考慮以下問題: 段落降重 130 ?? (1)框架零件的組成。 段落降重 131 ?? (2)回轉工作臺的連接。 段落降重 132 ?? (3)刀具交換系統(tǒng)和刀具交換位置 133 ?? (4)排屑傳送帶的位置 134 ?? (5)電源和其他管路的連接方法 135 ?? 將其設計成左右對稱的框架和床身底座。將各種部件和裝置安裝到機床框架和底座上。如圖1示: 段落降重 136 ?? 圖1 機床框架和床身 137 ?? 第3章 部件的設計 138 ?? 3.1 主軸系統(tǒng) 139 ?? 3.1.1 主軸設計與受力分析 140 ?? 國內電主軸和國外產(chǎn)品相比,無論是性能,品種和質量都有國內產(chǎn)品和國外相比電主軸,主要表現(xiàn)在以下差距較大差距:低速電主軸國外高達1000N·m的①輸出扭矩,而中國只比300N·m的少。?②在高速,電動速度外商主軸加工中心達到75000r / min時,我們的國家是多還是少30000r / min的。?③主軸軸承的潤滑,油潤滑國外普遍采用,但中國仍然是潤滑。?④其他配套技術也有較大差距,如主軸電機矢量控制,交流伺服控制技術,精確定位,快速的啟動,停止等。?⑤在類型,規(guī)模,數(shù)量和生產(chǎn)規(guī)模,國內電主軸仍處于原型階段少量的研究和開發(fā),而不是一個系列,專業(yè)化,不能滿足數(shù)控機床和加工中心的內需發(fā)展。歐洲和美國的公司有很強的前瞻性和創(chuàng)新能力的研究和關鍵部件,如編碼器系統(tǒng),工具接口,電機的操作系統(tǒng)和相關的電主軸歐洲和國際等國際標準和產(chǎn)品的開發(fā)都涉及到發(fā)展和生產(chǎn)的企業(yè)這是他們最有利的。 段落降重 141 ?? 1)在低轉速高扭矩的主軸,國外產(chǎn)品的出口??低速扭矩可以達到300N·m以上,有的甚至高達600 N·m的(如德國CYTEC),而國內目前超過100N更多·m以下。 段落降重 142 ?? 2)高速,電主軸轉速對外加工中心已達到75000r /分(意大利CAMFIOR),而中國更是在20000r / min以下。主軸的其它用途,國外已達到250000r /分鐘(英國西風公司D1733),和主軸的最高轉速為150000r /分。 段落降重 143 ?? 3)主軸潤滑,國外高速主軸軸承已被廣泛采用先進的油潤滑,而中國仍是占主導地位的油脂和油霧潤滑。 段落降重 144 ?? 4)功能和性能的主軸,國外已開發(fā)出多功能,高性能電機主軸數(shù)控機床產(chǎn)品,而中國還處于傳統(tǒng)的產(chǎn)品為主要發(fā)展方向。 段落降重 145 ?? 5)電主軸軸承的技術,國外有動,靜液(氣)浮軸承電主軸(IBAG瑞士等),磁懸浮軸承電主軸的成熟產(chǎn)品(瑞士IBAG),在我國尚處于科學研究或小批量試制之中。 段落降重 146 ?? 6)在其他相關的技術和電主軸領域,如內置的電動馬達主軸閉環(huán)矢量控制技術,交流伺服技術,到準確的角度定位(準確定位)技術,C軸驅動技術,快速啟動和停止技術,HSK刀柄的制造和應用技術,主軸智能監(jiān)控技術,國內還不夠成熟,還是不能滿足實際需要。 段落降重 147 ?? 7)在品種,數(shù)量和規(guī)模制造的產(chǎn)品,即使國內有一些企業(yè)從事研發(fā)和制造電主軸,但仍主電機主軸磨床,數(shù)控機床高速主軸,它仍然在研發(fā)階段的小金額,遠離了一系列化,專業(yè)化,大批量生產(chǎn),但也不能與國外先進水平相比,不能滿足國內市場日益增長的需求,它不具備的能力與國外產(chǎn)品競爭。 段落降重 148 ?? 為本次設計采用的是電主軸公司洛陽軸承研究所基于IBAG電主軸系統(tǒng)的主軸,在中國制造的基礎上發(fā)展起來的,會更便宜,基本上是說同樣的性能。 段落降重 149 ?? 在并聯(lián)機器人設計,主軸設計與應用單臺電動機和一個滾珠軸承的身體也越來越廣泛。 150 ?? 所選擇的設計是滾動軸承主軸,其價格相對低廉,易于維護,是并聯(lián)機器人設計選擇主軸組件。 151 ?? 表1 電主軸參數(shù) 152 ?? 主軸型號 轉速 電機 153 ?? KWS1 V . A HZ 變頻器 安裝尺寸 154 ?? 112XD30 30000 1.5 220 5.8 500 3.7 70*200 112*346 155 ?? 表2 電主軸結構聯(lián)結 156 ?? 定位 潤滑 冷卻 軸承 軸端連接 用 途 157 ?? 外徑法蘭 油脂 水 4-B7005C/P4 ER16 高速型腔數(shù)控銑 158 ?? 主軸受力分析圖 159 ?? 3.1.2刀具夾緊結構 160 ?? 刀具夾緊結構的機床,刀具夾持結構,包括:一個中空主軸工具可插入其中,所述具有至少一個軸向細長孔的細長軸;一個設置在該主軸桿,該桿在第一方向和一第二軸向移動,由此分別釋放和卡住的工具;偏置構件被設置在所述主軸,其可以偏壓所述桿在所述第二方向上;一個可轉動地支撐所述主軸頭架;周圍的驅動主軸套一環(huán);在頭架推桿,其驅動所述驅動環(huán)在一個設置所述第一方向;一桿和所述連接銷連接所述驅動環(huán),所述通過所述桿連接銷穿過所述長孔和所述驅動環(huán),所述的接觸表面驅動環(huán),所述推桿靠在所述表面上,所述接觸表面被布置在所述在前面的第一方向所述連接銷。 段落降重 161 ?? 3.2桿件和鉸鏈設計 162 ?? 并聯(lián)機構是由桿,鉸鏈,固定平臺和由四部分組成的移動平臺。因此,桿和鉸鏈的設計是,實現(xiàn)了機器人平行主要機械部件的所需的運動,對機器的工作精度和剛度有很大的影響。 段落降重 163 ?? 3.2.1桿件設計 164 ?? (1)桿分類 165 ?? 桿部件是平行移動輸入機構。但從運動學點的角度看,它是一剛性體具有長度。變化(主軸組件或表)棒長度和速度,加速度,位置和姿勢。杠桿構件的物理結構可包括機械,電氣設備,液壓元件,以及它們的組合。棒桿的長度可分為固定的和可變長度棒分為兩類。并聯(lián)機器人,伸縮桿通過一個滾珠絲杠,或由一個線性馬達驅動桿的是目前最廣泛使用的兩個桿。 段落降重 166 ?? (2) 伸縮桿 167 ?? 伸縮桿是 以滾珠絲桿傳動為基礎組成的可伸縮(可變桿長)的桿件。 段落降重 168 ?? 圖3伸縮桿 169 ?? 如圖3所示,有四列球的通過雙向錐形軸承滾珠螺桿固定到右側,滾珠螺母固定地與所述延長管相連接。由于伸縮管軸向導向槽的外表面,當螺桿轉動時,螺母只能驅動起重臂線性移動。這裝進旋轉滾珠絲杠的兩個套筒的相對運動,形成一個可伸縮的桿。 段落降重 170 ?? 3.2.2鉸鏈設計 171 ?? (1)的鉸鏈被連接到所述桿構件和所述移動平臺,其功能是提供圍繞中心的旋轉運動,并傳遞到實現(xiàn)運動所需的力。為了這個目的,鉸鏈應具有三個旋轉自由度,而在所有旋轉位置,旋轉軸可在同一中心點鉸。 段落降重 172 ?? (2)空間樞接并聯(lián)機構是活動的,它具有對工作精度并聯(lián)機器人,高制造精度有很大的影響。 段落降重 173 ?? 圖4球鉸鏈 174 ?? 如圖4所示,球鉸鏈核心部分是用螺栓,外表面覆蓋有小球,然后將在鉸鏈座2半球形,與紙張導向環(huán)保持均勻地分布在球的援助的球體。然后囚禁在球體球蓋螺栓,球頭,以保證密封。球形帽連接外螺紋桿件。在一個球形帽具有中心孔定心。球窩接頭具有三個旋轉自由度,20度或30度角,使用的油脂。球鉸鏈最大負載能力取決于球尺寸和負載的鉸鏈的方向。我選擇了F-232956球鉸鏈,3500N的最大壓力負荷,3000N的拉伸載荷,無關的偏轉角。 段落降重 175 ?? 優(yōu)點(3)球球鉸鏈和較為明顯的萬向節(jié),因而得到廣泛應用。桿和鉸鏈設計標準化,系列化,模塊化將有助于促進普及和應用并行。機器制造商和用戶可以加強合作,專注于整體方案設計。 段落降重 176 ?? 3.3伺服電機的選用 177 ?? 桿件的位移是并聯(lián)機器人的輸入。通過伸縮桿內的滾珠絲桿將伺服電動機的旋轉運動轉換成為套管的伸縮位移。 段落降重 178 ?? 3.3.1直流伺服電機的選擇與計算 179 ?? A 為了實現(xiàn)電機轉數(shù)的靈活性和伸縮桿的靈活性,所以本設計旋轉部分選用直流伺服電動機型號為90sc, 額定功率6kw 額定轉矩 29.4N .m 最大轉矩 147N.m 額定轉速2000 段落降重 180 ?? B 電機選型方法 181 ?? 圖5 伺服電機驅動的移動負載傳動圖 182 ?? (1) 183 ?? 位置反饋脈沖的分頻比 184 ?? 1/N: N=1、2、3、…32 185 ?? 2/N: N=2、3、…32 186 ?? (2) 指令脈沖頻率數(shù) 187 ?? (3) 指令脈沖階躍輸入時 188 ?? ·速度控制的起動時間 189 ?? (3.1) 190 ?? ·位置環(huán)增益 191 ?? ·偏差計數(shù)積累的脈沖數(shù) 192 ?? ·停止精度 193 ?? ·轉矩的有效值 194 ?? (3.2) 195 ?? 圖6 伺服電機轉速和轉矩與動作時間的關系圖(指令脈沖階躍輸入時) 196 ?? (4)指令脈沖斜坡輸入時 197 ?? ·速度控制的起動時間 198 ?? ·偏差計數(shù)積累的脈沖數(shù) 199 ?? ·停止精度 200 ?? 脈沖以上 201 ?? ·轉矩的實效值 202 ?? (3.3) 203 ?? 式中 204 ?? A — 位置檢測單位 mm 205 ?? — 指令脈沖頻率數(shù) 1/s 206 ?? n — 脈沖發(fā)生器光柵條數(shù) 1/r 207 ?? — 電機的 208 ?? — 負載 (折算到電機軸上) 209 ?? — 伺服電機起動最大轉矩 210 ?? — 負載轉矩 (折算到電機軸上) 211 ?? P — 送進絲杠導程 mm/r 212 ?? R — 減速比 213 ?? — 可運動部分速度 mm/min 214 ?? — 電機額定轉速 r/min 215 ?? — 速度控制起動時間 s 216 ?? — 脈沖分配時間 s 217 ?? — 調整時間 s 218 ?? — 1周期時間 s 219 ?? — 偏差計數(shù)積累脈沖數(shù) 220 ?? — 停止精度脈沖 221 ?? — 實效轉矩 222 ?? 圖7 伺服電機轉速和轉矩與動作時間的關系圖(指令脈沖斜坡輸入時) 223 ?? 3.3.2直流伺服電機的控制 224 ?? DC伺服電動機的控制方法主要有兩種:一種是電樞電壓控制,即在定子磁場不變,在整個??電樞繞組通過控制應用程序來控制電動機的轉速和輸出轉矩電壓信號;另一個令人興奮的字段被控制,即,通過改變勵磁電流的大小,以改變定子的磁場強度,由此控制電動機的轉速和輸出扭矩。 段落降重 225 ?? 當使用電樞電壓控制,由于定子磁場保持不變,其電樞電流可達到額定輸出扭矩對應的評分也可以實現(xiàn),因此在這種方式也被稱為恒轉矩速度模式。如果采用激勵場控制,由于電動機是在磁場接近飽和的額定條件下運行。因此,電動機速度只能通過弱化磁場方法來改變。由于電樞電流不能超過額定值,從而與磁場,電動機速度增加,但輸出轉矩降低的減弱,輸出功率保持恒定,所以這種方法也被稱為恒功率速度模式。 段落降重 226 ?? 機電伺服系統(tǒng)通常永久磁鐵的直流伺服電機,它只能使用電樞電壓控制模式的恒轉矩速度特性,其也需要相一致的伺服系統(tǒng)負載特性。 227 ?? 第4章 絲桿的計算與校核 228 ?? 滾珠絲杠螺母:具有螺旋狀的槽的滾珠絲杠螺母嵌合作為中間傳動部件,以減少摩擦之間。當沿螺旋槽滾珠螺桿和螺母的相對運動向前滾動,滾過后上導螺桿幾圈通過返回導向裝置,單獨地和回滾螺釘和螺母之間,并形成一個封閉的環(huán)。 229 ?? 球特點: 230 ?? (1)高效率傳輸效率高達90%至95%的能耗僅為滑動絲杠的1/3 231 ?? (2)移動或者雙向旋轉運動轉化為直線運動,同時也是直線運動轉變?yōu)樾D運動,以及逆?zhèn)鬟f效率幾乎是相同的常規(guī)的傳輸效率。 段落降重 232 ?? (3)通過給示范預先加載螺母獲取系統(tǒng)的一個更高的剛度,以滿足各種機械傳動的要求的系統(tǒng),剛度,沒有蠕變現(xiàn)象,始終保持穩(wěn)定的運動的靈敏度。 233 ?? 高精度淬火和螺紋磨削滾珠絲杠本身軋后(4)傳輸具有較高的制造精度,而且還因小摩擦,滾珠絲杠的工作,當溫度升高和熱變形小,容易獲得更多的傳動精度高。 段落降重 234 ?? (5)壽命長是硬化的球滾道的滾動運動,最小的磨損,保持其精度在長時間使用后,因而使用壽命長,可靠性高。其壽命通常比滑動絲杠5至6倍。 段落降重 235 ?? (6)不能自鎖螺絲垂直安裝特別是,當運動停止時,螺母將落入在重力作用下,使常需要設置制動。 段落降重 236 ?? (7)滾珠絲杠和螺母的工作復雜零件的加工精度,表面粗糙度,制造成本高。 段落降重 237 ?? 其優(yōu)點是: 238 ?? 摩擦,傳動效率高,η高達0.92-0.96的1)系數(shù)低,要求的傳輸扭矩小。 段落降重 239 ?? 高2)敏感性,傳動平穩(wěn),易產(chǎn)生爬行,跟蹤精度高,定位準確。 段落降重 240 ?? 3)耐磨損,使用壽命長,精度保持性好。 段落降重 241 ?? 4)間隙可以通過擰緊和措施,提高軸向剛度和扭轉精度被消除。 242 ?? 5)運動是可逆的,不僅是旋轉運動。 243 ?? 由于滾珠絲杠副遭受很高的評價,這已經(jīng)成為一個數(shù)控機床,精密機械的獨特性能,各種省力機械設備和各種機電一體化產(chǎn)品不可缺少的傳動裝置。 段落降重 244 ?? 4.1 參數(shù)擬訂 245 ?? 已知平均工作載荷Fm=1000N,絲杠工作長度150mm,平均轉速nm=187.5r/min,最大轉速nmax=1000r/min,使用壽命左右,絲杠材料為CrWMn鋼,滾道硬度為58~62HRC,傳動精度要求 段落降重 246 ?? (1)求計算載荷: 247 ?? 由題中條件,查表2-6取KF=1.2,查表2-7取K1-1=1.0,查表2-4取D級精度,查表2-8取KA=1.0。 段落降重 248 ?? (2)計算額定動載荷計算值 249 ?? (3)根據(jù)選擇滾珠絲杠 250 ?? 根據(jù)額定動載荷選擇滾珠絲杠副,假設選用FC1型號,按滾珠絲杠副的額定動載荷等于或稍大于的原則,查表2~9選以下型號的規(guī)格: 段落降重 251 ?? 由表2-9得絲杠副數(shù)據(jù),公稱直徑 D0=40mm 導程 P=6mm 螺旋角λ= 滾珠直徑d0=3.969mm 段落降重 252 ?? 按表2-1中尺寸公式計算 253 ?? 滾道半徑: 254 ?? 偏心距 : 255 ?? 絲杠內徑: 256 ?? 4.2 穩(wěn)定性驗算 257 ?? 滾珠絲杠副受D0n值的限制,通常要求D0n<7×104 mm 258 ?? ,所以該絲杠副工作穩(wěn)定。 259 ?? 4.3 剛度驗算 260 ?? 滾珠絲杠在工作負載和轉矩共同作用下引起每個導程的變形量(m)為 261 ?? (4.1) 262 ?? 式中,A為絲杠截面積,,Jc為絲杠的極慣性矩,,G為絲杠切變模量,對鋼為轉矩,,式中,ρ為摩擦角,其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù),Fm為平均工作負載,本題取摩擦系數(shù)為,則得。 段落降重 263 ?? 按最不利的情況取(其中F=Fm) 264 ?? 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為 265 ?? 通常要求絲杠的導程誤差應小于起傳動精度的1/2 266 ?? 該絲杠的滿足上式,所以其剛度滿足要求。 段落降重 267 ?? 4.4 效率驗算 268 ?? 滾珠絲杠副的傳動效率η為 269 ?? 要求在90%~95%之間,所以該絲杠副合格。 段落降重 270 ?? 經(jīng)上述計算驗證,各項性能均符合題目要求,可選用。 段落降重 271 ?? 第5章 控制系統(tǒng)設計 272 ?? 5.1電路布線方案 273 ?? 實驗臺電源配置380V三相交流電,在裝配圖中,按照電主軸及并聯(lián)機構驅動電機電源入口,在機架立柱上預留了一個50mm的電源孔,四周有安裝配電箱螺釘?shù)目?。主電源線由地面,上連到配電箱,電源線外側套有絕緣蛇皮管。 段落降重 274 ?? 電主軸和并聯(lián)機構的配電,經(jīng)過配電箱的電源線,經(jīng)立柱內側分配到各個電源接口。 段落降重 275 ?? 電主軸在二章中已經(jīng)選出,實驗臺裝配時,將電主軸用螺栓固定于動平臺上。則主軸位于動平臺中央,連接電源線須從立柱上端引出線,從實驗臺頂蓋向下連入電主軸。 段落降重 276 ?? 并聯(lián)機構驅動電機的電源入口,就在絲杠套筒的端口,所以和電主軸一樣,電源從立柱上端引出。 段落降重 277 ?? 5.2電路控制要求 278 ?? 并聯(lián)機構在此不予考慮,那么電主軸的控制相對于并聯(lián)部分就簡單的多,只需用繼電器控制電主軸的正反轉、加減速的簡單動作。 段落降重 279 ?? 5.3電路控制連線原理圖 280 ?? 左半部分是主軸正反轉控制;右邊部分是主軸加減速、制動控制。 段落降重 281 ?? 5.4 并聯(lián)機器人控制總成 282 ?? 由于并聯(lián)機床結構多樣化特點,對其控制系統(tǒng)要求具有開放式結構,本課 283 ?? 題基于6軸并聯(lián)機器人機械結構,在實現(xiàn)對其控制時,采用PC機+運動控 284 ?? 制卡的形式。 285 ?? 圖2.1 6軸并聯(lián)機器人控制總流程 286 ?? 6軸并聯(lián)機器人數(shù)控系統(tǒng)硬件部分由計算機、運動控制卡、驅動器、步 287 ?? 進電機、滾珠絲杠副、變頻器和電主軸等組成,如圖2.1所示。計算機通過編 288 ?? 譯、轉換加工程序代碼向運動控制卡發(fā)送運動控制指令,運動控制卡將指令分 289 ?? 配發(fā)送到各驅動分支上的步進電機驅動器,控制步進電機運動,從而帶動滾珠 290 ?? 絲杠進行伸縮運動,實現(xiàn)主軸部件在工作空間的6自由度運動。 291 ?? 工業(yè)PC機發(fā)送的主軸控制指令直接通過運動控制卡發(fā)送給變頻器,由變 292 ?? 頻器控制電主軸執(zhí)行正反轉、升速降速等動作。末端執(zhí)行部分將變頻電機與機 293 ?? 床主軸相結合。簡化主軸結構,減輕主軸重量,提高了動平臺的進給速度和加 294 ?? 速度。 295 ?? 。 296 ?? 針對并聯(lián)機床要求系統(tǒng)具有開放式結構。對該機床進行系統(tǒng)開發(fā)以 297 ?? Windows XP為平臺,Visual C++6.0作為開發(fā)工具,基于6軸并聯(lián)機器人結 298 ?? 構特點和加工時的要求,對該數(shù)控系統(tǒng)進行開發(fā)研制。 299 ?? Windows操作系統(tǒng)提供了各種各樣的函數(shù),方便我們開發(fā)應用程序。這些 300 ?? 函數(shù)由操作系統(tǒng)提供給應用程序接口,即API函數(shù)。Windows提供了1000多 301 ?? 種的API函數(shù),大大方便了應用程序的開發(fā)‘50】【1”。 302 ?? VC++6.0是一款功能極為強大的開發(fā)軟件。其開發(fā)環(huán)境提供了多種應用程 303 ?? 序框架,使編程者免去了大量的重復性編碼工作。許多必須的代碼由開發(fā)環(huán)境 304 ?? 自動生成。編程者只需編寫少量的代碼,即可完成復雜的應用程序開發(fā)。其 305 ?? MFC(Microsoft Foundation Class,微軟基礎類庫)是一套C++類的集合,是一 306 ?? 套面向對象的函數(shù)庫,以類的方式提供給用戶使用,大大提高了編程的效率與 307 ?? 程序的維護ll 5‘。 308 ?? 本機床控制系統(tǒng)的運動控制核心采用研華的PCI.1750,能進行中斷處理, 309 ?? 支持干接點或5-48V支流輸入,隔離輸出通道高匯點電流(200mA/每通道), 310 ?? 隔離通道高電壓隔離(2500V),16路隔離DI和16路隔離DO通道。PCI.1750 311 ?? 每個I/O通道對應PCI/O端口的一位。這使得對PCI.1750編程非常方便。該 312 ?? 卡還提供了一個計數(shù)器或定時器中斷,以及兩個數(shù)字量輸入中斷。用戶可以方 313 ?? 13 314 ?? 針對6軸并聯(lián)機器人機加工要求,對其控制系統(tǒng)開發(fā)主要針對以下幾 315 ?? 個方面: 316 ?? 1.人機交互,實現(xiàn)人與計算機的交流。 317 ?? 2.數(shù)控代碼處理功能。實現(xiàn)NC代碼的編制。編譯NC代碼,根據(jù)機加工 318 ?? 要求,轉化成各桿件脈沖數(shù),實現(xiàn)對桿件的伸縮控制。 319 ?? 3.加工控制。機床加工過程控制。速度與加速度控制。電主軸控制。主軸 320 ?? 機床的啟動、暫停與停止。 321 ?? 4.機床初始狀態(tài)設置。能夠通過控制桿件伸縮對機床初始值進行設定。 322 ?? 5.加工模擬。根據(jù)NC代碼,模擬加工軌跡。實現(xiàn)對加工狀態(tài)的模擬。給 323 ?? 出主軸的運動軌跡。 324 ?? 結 論 325 ?? 通過本文可以歸納為以下主要結論以上部分的綜合分析: 326 ?? 存在于剛度重量比1.傳統(tǒng)機串聯(lián)排列小于所述機器資源和需要產(chǎn)生新的技術變化的當今時代的環(huán)境條件。并聯(lián)結構并聯(lián)機器人可以彌補傳統(tǒng)機系列結構帶來很多問題。 段落降重 327 ?? 2.雖然并聯(lián)機器人仍面臨許多技術問題需要解決,但作為新一代并聯(lián)機器人機的代表,仍具有良好的發(fā)展前景。 段落降重 328 ?? 3.在一般情況下,目前的并聯(lián)機器人的主要