如前所述ARM核CPU的机器人肩膀的掌控系统

　　国际金属加工网

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　引言：

　　肩膀掌控器的机械结构由三相减速电机、肩膀、钻头、减速曲轴、视角感应器共同组成。机器人肩膀与机械钻头相相连，钻头与三相减速电机透过减速曲轴谐振，各肩膀掌控器透过掌控电机旋转来达至掌控肩膀边线的目的。

　　近年来，随着MEMS及相关技术的发展，微机器人领域已越来越来受人关注。但由于零件的尺寸很小，微机器人组件的换装须要很高的精确度，一般的换装方法无法办到。本文介绍了一个可展开微零件换装工作的机器人肩膀掌控系统的掌控方法。

　　1 系统结构

考虑到多机器人肩膀的选用，整个机器人掌控系统由杨瑞麟机与数个腹面机共同组成。腹面机即是肩膀掌控器，每一腹面机掌控一个机械肩膀的伸缩运动。杨瑞麟机即为掌控终端产品，透过不同配件组装方式生成每一肩膀的边线数据，并透过充电器数据传输给各腹面机，由腹面机掌控肩膀到达目标边线并展开目标操作。

　　1.1 机械结构

　　肩膀掌控器的机械结构由三相减速电机、肩膀、钻头、减速曲轴、视角感应器共同组成。机器人肩膀与机械钻头相相连，钻头与三相减速电机透过减速曲轴谐振，各肩膀掌控器透过掌控电机旋转来达至掌控肩膀边线的目的。同时，肩膀掌控器具有全自动控制旋柄与钻头相相连，须要时可透过全自动控制，改变肩膀边线。

　　1.2 电阻结构

肩膀掌控器由选用ARM内核的PHLIPS LPC2138系列中央CPU掌控，电阻结构主要分为主掌控组件、量测

　　意见反馈组件和通讯组件，如图3所示。透过主掌控组件掌控电机状况，透过量测意见反馈组件获得钻头终端产品距和边线，在达至规定边线后暂停电机。而通讯组件则完成与杨瑞麟机之间的数据传输。

　　2 电机掌控

　　电机掌控由主掌控组件和量测意见反馈组件共同完成。

　　2.1 主掌控组件

主掌控器选用PHLIPS LPC2138中央CPU，其具有64个插口，31个双向I／O口，2个8路10们A／D转换器，能够展开电流量测的工作，符合设计要求，其插口分配如表1所示。电机选用RA-20GM-SD3 型三相减速电机，其减速箱的减速比达至了1／1000，在减速后，电机转速为4.5+／-0.9 rpm，在与1／2减速曲轴组进一步谐振后，钻头转速为2.25 rpm，在所用钻头齿距为1mm时，肩膀终端产品述牢为3.75×10-2mm／s。

　　由于本设计中电机须要正反旋转，故选用了BT5512C00驱动力晶片TA8409，其具有两个输出口，两个输出口。中央CPU透过掌控输出阻抗组合方可掌控电机的不同状况，包括正转、反转、刹车减速和暂停状况。

　　它的输出电流与电机工作电流相符，方可直接驱动力电机，不用增加放大电阻。

　　2.2 量测意见反馈组件

视角感应器选用了Midori的CP-2FC，它的机械视角范围为360度无限，感应器把视角变化量转化为电流量并透过电流量测电阻意见反馈回中央CPUA／D转换口，透过电流的变化量可计算获得钻头的终端产品距，这样就可以得知肩膀边线，并以这个为标准对电机磁盘推送命令。

　　电流量测电阻包含由运算放人器构成的电流追随电阻，它既可隔离电阻，又可以完成电流追随。

　　3 通讯组件

　　3.1 RS-422通讯标准

　　RS-422标准的接收端选用脉冲响应数据传输方式，也称作均衡数据传输，其全称是“均衡电流数字接口电阻的电气特性”。

　　其接收机选用高输出阻抗，推送磁盘有比RS232更强的驱动力能力，故允许在相同数据导线上相连数个接收结点，最多可接10个结点。即一个主设备(Master)，其余为从设备(Salve)，从发备之间不能通讯，所以RS-422支持点对多的双向通讯。

RS-422的最大数据传输距为4000英尺(约1219m)，最大传输速率为10Mbit／s。

　　3.2 数据传输功能实现

　　本系统通讯组件选用RS-422标准，公交线路长度约为200m，故通讯的可靠性可获得确保。脉冲响应公交线路磁盘选用AM26LS31晶片，脉冲响应受器选用AM26LS32晶片，中央CPU的串行输出口和输出口分别与磁盘输出和接收机输出相相连，并选用脉冲响应开路自动故障保险终端产品相连配置。

从而在推送器输出端为高阻状况时确保受器输出有至少200mV的电流信号，使输出不会出现未知的状况，提高可靠性，完成与杨瑞麟机间的数据传输工作。另外，考虑到多机器人肩膀的应用情况，在肩膀掌控器中设有拨码开关来设定编号，与杨瑞麟机的数据传输必须包含该编号，并由此来判断通讯时目标掌控器的具体边线。

　　4 软件设计

　　在设计了肩膀掌控器硬件的基础上，我们设计了运行在中央CPU上的软件应用程序。

　　在掌控器上电后，首先读入拨码开关的掌控器编号，然后进入等待模式。程序设定了UART中断，当杨瑞麟机有数据传送过来时，中断发生。此时核对数据包中的掌控器编号，若传送编号与小掌控器编号相符，则把数据读入，并计算获得电机运行方向和肩膀终端产品距。在电机运行时，不断读取感应器意见反馈电流，并展开计算，判断肩膀是否接近目标边线和是否展开刹车停车操作。电机暂停后，即肩膀到达目标边线，此时掌控器对杨瑞麟机回复工作完成(通讯时始终附带掌控器编号)，并再次进入等待状况。

　　本系统中，可选用两种算法来决定电机的减速暂停命令的推送时机。

第一种是刚好是在量测获得肩膀到达目标边线之时推送减速暂停命令，此算法执行较为简单，但不可避免会存在电机暂停时钻头边线偏离了目标边线的情况。不过工作时肩膀终端产品速度很低，已经可以确保掌控精度。第二种算法，即在接近目标边线时展开预测算法，在肩膀到达目标边线前推送刹车减速命令，使得钻头暂停边线与目标边线差距更小，此算法虽较为复杂，但精度较第一种更高，在本设计中，我们选用第二种算法从而确保更高的掌控精度。

　　肩膀掌控器程序是透过不断读取感应器意见反馈值获得肩膀边线的，虽然经过预测算法提高算法精度，但由于感应器本身也有一定的误差，肩膀暂停边线不免会有偏差，但由于高精度的硬件设计，此误差不会影响机械肩膀大多数的工作。

5 结束语

　　本章设计了一个如前所述ARM核中央CPU的机器人肩膀掌控系统，对掌控器的硬件设计展开了详细的叙述，并给出了系统结构图和部分电阻的原理图；介绍了掌控软件的设计并给出了程序的流程图。由于选用了高减速比的减速箱来调整电机速度并配合了改良的算法，本肩膀掌控器的定位精度是比较高的。若在此基础上加装可控夹钳，方可完成简单可靠的换装工作。

　　( 文章来源：互联网 )

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以确保您的权益！联系电话： 或 。

　　机械曲轴感应器数据传输配件运动举报此信息

　　网友评论

　　匿名:

　　回复

　　取消回复

　　还没有人评论过，快抢沙发吧！

　　请填写验证码：

　　昵称

　　评论

　　相关链接

　　工业机器人柔性制造加工生产线该如何设计

　　23-01-09

　　多边折弯中心与机器人的有机结合：萨瓦尼尼P-Robot解决方案（上）

　　23-01-06

　　当打之年！5G进入工业相连新时代

　　23-01-05

　　国际金属加工网2023新年特刊：中国新发展 世界新机遇

23-01-04

　　优傲预测：2023年协作机器人市场五大自动化趋势（上）

　　22-12-30

　　ABB机器人超级工厂在沪正式开业

　　22-12-29

　　新能源锂电制造背后的未来“智造主力”— AMR工业终端产品机器人

　　22-12-29

　　igus轴承：全球首款全自动工业干式清洁机器人升级啦！

　　22-12-28

　　易格斯2023：坚持创新与合作，走绿色可持续发展之路

　　22-12-21

　　322台，中国机器人密度超越美国22-12-19工业机器人自动化行业的十大趋势

　　22-12-19

　　ABB超级工厂用机器人制造机器人

　　22-12-19

全球知名机器人制造商Universal Robots入驻igus的RBTX低成本自动化市场22-12-16高性价比的贴标机器人荣获2022年ROIBOT奖冠军

　　22-12-16

　　igus收购Commonplace Robotics的大部分股份，大幅提升创新能力

　　22-12-16

　　深化产教融合，培养“智造”人才 | 库卡机器人助力现代教育再上一层楼

　　22-12-16

　　英特尔助力机器人产业升级，“机器视觉+”将行之何方？

　　22-12-15

　　FANUC产品推荐

　　22-12-14

　　北京发那科： 智造无限 . 发启未来22-12-14并联机器人在3C领域零部件加工的应用

　　22-12-13

　　最新意见反馈

　　注册获取更多行业信息

　　暂无意见反馈

　　无须注册，轻松沟通

　　姓名

　　单位名称

　　电话

　　电子邮件

　　留言

　　详细需求信息请在此处填写