一种七关节臂机器人的运动控制方案

为与人紧密合作而设计的协作机器人在工厂生产车间变得越来越普遍。这些机器人非常适合于人-机器人环境中精确、高效和精确的任务。

利用力传感器、摄像机或其他传感元件，这些机器人能凭直觉感知人类的存在，并迅速做出反应，经常完全停止，以避免伤害人类。

这些机器人经常设计用于处理具有高灵敏度的小部件，并帮助构建消费电子物品，而不是进行绘画，提升材料或焊接等重型操作。欧洲杯足球竞彩

机器人设计非常小而轻巧，但也必须能够提升相对沉重的人类有效载荷，高达100公斤。随着所需的性能来执行复杂的工作，机器人可以了解零件是否正确和准确地构建，这在前几代重型工业机器人中是难以想象的。

传统的工厂六关节机器人通常用大量的力量移动他们的重型手臂，这可能会对任何附近的人造成严重的伤害。新一代机器人有一个额外的关节，增加了一定程度的自由度。

与传统的六自由度(6-DOF)机器人相比7关节（7-DOF）机器人使得臂能够以避免人类碰撞的若干方向延长特定部分，并允许它继续在手头上进行任务。

此外，运动冗余对于控制有限空间内的多个机器人非常有益，因为简单地管理了缓解障碍。这些机器人的额外特征是能够感测力和限制。机器人感测并反应到最小的外力，允许其防止碰撞。

在某些情况下，位于电机变速箱后的力传感器被用来观察任何快速增加的外力。在其他情况下，机器人诊断出增加负载并将其从一个位置转移到另一个位置所需的力。

当机器人观察到扭矩的必要增加时，例如在碰撞中，机器人停止。避免和检测碰撞的额外特点是它能够将控制模式从逆转，全速模式（例如CSP - 循环同步位置或CSV - 循环同步），转矩模式（CST-循环同步扭矩）当识别出与人或物体的不可预见的接触时。

软，兼容的CST模式使机器人能够轻松地被人类的手移开。机器人可以在识别联系人时立即编程以进入兼容模式，或者可以在最佳速度下拆除以在不灵活的模式下继续武装。

另外的重要模式是教导模式，其中操作员可以将机器人移动到所需的位置，而ELMO控制器在未来的操作模式下记录轨迹的这些位置。

值得注意的是，在教学过程中存在令人惊讶的灵敏度和分辨率精度。更令人难以置信的是每个功能的简单性，以及大多数任务都可以在没有以前的编程中执行的事实。

艾尔摩的解决方案

Elmo的非常小和强大的网络建立在黄金家族的伺服驱动器被选中的任务。驱动器直接固定在机器人关节上，是保持机器人体积小和紧凑的理想选择。

两个强大的金色SOLO吉他驱动器用于控制两个基准接头电机，该电机有助于机器人的整个机械结构。驱动电动机的能力具有50安培的连续电流，高达100安培的高峰电流提供了必要的高速，加速度和减速，操作率。

额外的五个基于PIN的金色单位吹口哨驱动器能够运行最多20个连续电流，最多40个AMPS的峰值电流，用于控制其他五个机器人关节。

系统中的每一个驱动器都以最高的速度、加速度和减速率运行。然而，他们也可以运行在低速与最高的精度和精度，因为令人难以置信的1:2000动态电流范围的驱动器。

具有充分小的物理占地面积的驱动，以便将其直接安装在机器人关节上是唯一的选择。定位接近伺服反馈的驱动器意味着电缆保持最小，随着外部噪声，低EMI和RFI的降低，以及系统可靠性的总体急剧增加。

驱动的另一个特点是增强了机器人关节内的集成，即固有的坚固性和应对高机械加速度和减速率的能力。

通过利用EASII（ELMO Application Studio工具），驱动器的调谐过程将提升到最高级别以优化系统中的每个单独驱动器的伺服性能。

系统识别和适当的控制器设计，以及利用用于在机械结构中的缺陷的高阶滤波器，只是一些用于使系统伺服性能高效的工具。

利用具有特殊位置增益调度的简单和高级识别技术的多轴识别，以减轻轴范围之间的交叉效应只是本申请中使用的设施的一部分，用于操作系统，具有最大的带宽，最快的响应时间通过高利润率保持机器人的稳定性和无缝操作。

系统中的每个轴都在双循环伺服控制架构中执行，以提高齿轮箱后系统的位置精度。

关闭双循环控制，带有增量编码器以及用于齿轮箱前的内部速度控制回路的数字霍尔传感器，在使用19位高分辨率绝对反馈关闭外部位置控制时，只有一个可用的多串反馈连接选项之一在所有ELMO金机作为标准功能。

双循环结构将本地伺服操作增强至最优化的性能。为了便于客户连接，系统中的每个PIN驱动器都配有集成单位板。这独奏板通过允许EtherCAT、IO和反馈连接，实现简单的连接和客户集成。

操作整个系统是ELMO先进的多轴控制器，铂金MAESTRO（P-MAS），其超实时确定性串行EtherCAT网络可以优化整个系统运行，以其最大程度的运动性能。

Elmo成功支持利用P-MAS的各种内置机器人运动学，具有笛卡尔，Scara，3-链路，三角洲等机制，可以实现示例性运动性能。

运动支持是内置的操作在MCS(机器坐标系统)或PCS(产品坐标系统)与完全同步的转台，输送机和替代的外部设备。2020欧洲杯下注官网此外，PMAS为用户应用程序提供了一个专用的实时代码部分。

此特殊代码部分可帮助机器人开发人员编写自己的特定机器人运动学方程，允许P-MAS支持任何高端，现在可用的无限制的机器人类型，其中用户可以执行自己的特定运动学。

P-MAS基于双核（2×1.5 GHz）强大的处理器，并且对于这些应用类型至关重要，因为它允许在250微秒的网络周期时间内即时计算机器人运动学和逆运动学。

在用户输入实时部分执行的运动学方程可以确定系统中所有轴的目标位置和速度或扭矩，并在每个EtherCAT周期时间输出它们。在DS-402循环同步模式中控制系统是每个Elmo EtherCAT兼容伺服驱动器的内置习惯操作。

P-MAS和主机，PLC或HMI之间的各种标准化和专有通信协议，并激活与第三方功能（如教导吊坠，触摸面板，PLC，计算机等）的高效易于通信。

主机通信功能，如以太网、TCP/IP和UDP快速二进制协议，如Modbus和以太网IP，允许与系统中几乎所有高级主机轻松、快速和有效的通信。

机器人的操作可以分为两个主要模式;首先是操作教学模式，第二个是工作模式。在教学模式中，操作员沿着所需的路径轨迹将机器人传送到临界位置点。

多轴控制器跟踪相关位置点，在工作模式下重复整个轨迹运动。在此模式下，驱动器在循环同步转矩(CST)模式下运行。

随着扭矩指令，多轴控制器输出额外的补偿电流（扭矩），以克服有关电阻，例如重力和机器人动态，同时仍保持平滑的拖动方法。

这种复杂的机器人解决方案的一个好处是实施非程序员教学过程的简单性，其中大多数任务都可以完全没有编程经验或技能。

第二种操作模式是工作模式。这是多轴控制器确定的位置七个目标位置/速度遵循机器人的运动学模型(DH矩阵的运动学逆解)。必要时，基于动态模型的扭矩补偿将添加到总输出扭矩中。

驱动器在循环同步位置(CSP)或循环同步速度(CSV)运行模式下操作，接收扭矩偏移命令和目标位置/速度命令。

这些信息已经从Elmo运动控制有限公司提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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