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文档简介
双臂机器人dual-arm分析Dual-armrobotdesignedbyKIMM(KoreaInstituteofMachinery&Materials)搜集的文献分析:该dual-armrobot共发表了9篇IE论文----涉及robot设计的有4篇;----涉及robot控制的有4篇;----涉及robot测试的有2篇。MechanicaldesignRequiredSpecificationofthedualarmrobotThefigureshowsthesimpledrawingtherightarmandit'sdesignedtosatisfythespec.oftable.dual-arm的机器人机械结构
dual-armrobot由机身,臂部(包括大臂和小臂),手腕和手部几部分组成。1——机器人手部2——机器人腕部3——机器人手臂4——机器人机身Thenewtypeofdualarmrobot
manipulatorconsistsoftwosingleindustrialarms(6DOF)and
torso(2DOF).Inthisstructure,itisveryeasytocontrolthe
distancebetweenthe2ndJointsofbotharms.Ifthedistanceis
toowideorshort,thecooperationmanipulabilityoftwoarms
isnotgood.Withthisstructure,eacharmisalsoeasily
assembledwithtorsoandde-assembledfromtorso.Thuseach
singleindustrialarmisabletobeusedasastand-aloneof
industrialrobotmanipulatorandasapartofdualarm
manipulatoratthesametime.Thefirstjointofleft/rightarmis
composedofbelt,pulleyandhollowtypeofaharmonicdrive
forthispurpose.Theadvantagesoftheproposedstructure.It
iseasyto
understandthatleftandrightarmsareatypical
puma-like6DOFindustrialrobot.Itshows90degree-rotatedpictureofleftarm.
KinematicstructureofdevelopeddualarmrobotmanipulatorThekinematicstructureoftheleft/rightarmhasthesameasoneofthetraditionalindustrial6-DOFrobotsandwristshavethesphericalstructurewhichhassomeadvantagesofsimpleinversekinematics.CADdrawingofdevelopeddualarmrobot下面分别简介一下dual-armrobot的各个部分
——dual-armrobot的手部
——dual-armrobot的腕部
——dual-armrobot的手臂
——dual-armrobot的机身dual-armrobot的手部手部和腕部连接处可拆卸,手部和腕部有机械接口,也可以有电、气、液接头,当工业机器人作业对象不同时,可以方便拆卸和更换手部。dual-armrobot的腕部腕部是连接臂部和手部的部件,其作用主要是改变和调整手部在空间的方位,从而使手爪中所握持的工具或工件取得某一指定的姿态。腕部有独立的自由度,以满足机器人手部完成复杂的姿态。dual-armrobot的手臂臂部(包括小臂和大臂)是机器人机构的主要部分,该dual-armrobot的手臂部分有四个自由度,完成回转、俯仰或升降等动作。dual-armrobot的机身机身部分有两个自由度,完成俯仰和旋转工作,该dual-armrobot,机身不是重点,重点后面会介绍。机身KenematicsanalysisWorkspaceAnalysisThemostimportantfunctionofthedualarmrobot
manipulatoriscooperationbetweenleftandrightarmseach
other.ExlepostureforcooperationtaskofdevelopeddualarmrobotmanipulatorthefrontviewThecooperationworkspaceofdevelopeddualarmrobot
manipulator.thetopviewThecooperationworkspaceofdevelopeddualarmrobot
manipulator.Definitionofthepositionandorientationofthe
endeffectorofArm2withrespecttoArm1Calculationofthelinearvelocityoftheend
effectoroftheArm2duetotheunitangularvelocityof
Joint1ofArm1.PerformanceTestPositionRepeatabilityPayloadMaximumspeedPositionaccuracyControlSystemFig.1SchematicdiagramoftheoverallstructureofthecontrollerTheoverallstructureofthecontrolleriscomposedofthemainhost,thevisioncontroller,thetele-operationcontrollerandtherobotcontroller.AllthecontrollersarePC-based,andcontrollersareconnectedtoeachotherwithCANbustocommunicatetoeachotherwithrealtime.TherobotcontrolleriscomposedofIPMcompatiblePC,windowXPofMicrosoft,RealTimeExtension(RTX)ofArdence,andSynqNetMotionBoardofMEC,motorlifiers,(A/D)boards.dualcoreCPUforhardrealtimeconditionOnecoreforwindowsXPOnecoreforRTXInterruptlatencyunder1usvariableslingrateSynq_interrupttechniqueusedforsynchronizationbetweenthemotionboardandthehostPCFig.2Therobotcontoller27TheapplicationprogramforuserinterfaceisprogrammedandworkinginWindowsXPenvironmentbuttherealtimecontrolprogramisprogrammedandworkingintheRTXenvironment.MotioncontrolboardofMotionEngineeringisusedtocontrolthemotionoftheeachjoint.ThekinematiccalculationandthecontrolalgorithmaredoneinthePCenvironmentandthecontrolcommandsaretransferredtothemotioncontrolboard.TheuserinterfaceinWindowsXPenvironmentandtherealtimecontrolprograminRTXenvironmentcancommunicatesomeinformationofusercommandandthestateoftherobotmanipulator.Fig.3TherobotControllerstructureforthedevelopeddualarmrobotmanipulatorFig.4TheZMP-SynqNetmotionboardofMECAcommercialmotionboard,theZMP-SynqNetmotionboardofMECisselectedinthisrobot.Theboardusesthecentralizedcomputationtechnique.Itscontrolfrequencyisreducedwhenthemoreaxedarecontrolledatthesametime.Itcontrolthe4axeswith48khzatthesametime,anditcancontrol32axesatthesametime,with2khz.TheZMP-SynqNetmotionboardhastwospecialfeatures.Theoneisthatitusesthedigitalcommunicationtomotordrivers(AMPs)withtheprotocolSynqNetofMotionEngineering.ThesecondspecialfeatureisthatMotionEngineeringsupportsthedriversoftwareforRealTimeOS,RTLinux,RTX,etc.Fig.5RTXandwindowsRTLinuxisknownasoneofthebestrealtimeOS,butitisverydifficulttodevelopsoftwareintheLinuxenvironmentforgeneralusers.MostofPCusersusewindowsXP,andsomanyusefulsoftwaredevelopmentkitshavebeendeveloped.ButwindowsXPdoesn'tsupportrealtimecomputationandit'snotperfectlystablesystem.SoRTXwithwindowsXPisselected.RTXaddstheabilityofrealtimecomputationtothewindowsXP.ArdenceCo.LtdsaysRTXsupportstheabilityoftheinterruptlatencyof10usinthesingleCPUsystem.Buttheresultofourtestisdifferentfromtheiropinion.SothePentiumDprocessorwithdualcoreisselected,thenRTXcanuseonecoreoroneCPUfullywithouttheinterferencewithwindowsXP.Fig.6RTXandmultipleCPUEncodersignals,velocitysignals,motortorquesignalsandtheforce/torquesensorsignalsaretakenbytheADboardof16bit.ThisinformationcanbetransferredtotheCPUofPCwiththePCIInterface.Kinematicsalgorithms,forcesignalfilteringalgorithms,currentsignalfilteringalgorithms,position/forcehybridcontrolalgorithmsarecomputedontheCPUofIBMcompatiblePC.Positionreferencescanbecomputedwiththesealgorithmsandbetransferredtothemotionboard.Finallymotionboardcalculatestherequiredtorquereferencetocontrolrobotsystemandthenthetorquereferenceistransferredtothemotorlifiertocontrolthecurrentofmotors.Fig.7Schematicdiagramofthedevelopedcontroller32Forsystemsthatneedtosynchronizewiththecontrollerandcalculatedatathatneedstobesenteverysle,thefirmwareofZMPh
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