如图所示的安川MOTOMAN-HP3六轴串联机器人本体,本文对机器人本体进行电路接口改造,设计机器人运动控制器和连接电缆,组成轨迹跟踪机器人的硬件系统。
安川六轴轨迹跟踪机器人的运动控制系统通过信号电缆和动力电缆将控制柜和机器人本体相连,实现控制柜对机器人的动力控制输出和位置信号反馈。根据机器人本体各个关节采用的伺服电机,本文采用研华工控机、固高GTS -800运动控制卡、RS-232多串口卡和安川SGDH伺服驱动器组成控制柜。控制柜实现的功能如下:
(1) SGDH伺服驱动器对电机的控制
安川机器人本体内部有六个电机,包括两个200W. -个1o0W和三个sow电机,相应地SGDH伺服驱动器采用02AE、01AE和ASAE三种型号.伺服驱动器对电机的控制包括动力输出控制、编码器数据反馈和制动器控制。
1)动力输出控制:伺服驱动器的三相交流电输出U、V、w与电机相连,采用位置控制模式,伺服驱动器根据输入的脉冲数据自动控制电机转动相应角度。
2)编码器信号反馈:伺服驱动器通过编码器的DATA+、DATA-端子读取编码器相对位置数据,编码器工作电压由机器人本体内部提供,驱动器的供电端子悬空。
3)制动器控制:伺服驱动器CNI接口的29、30端子设置为BK+、BK-信号,对继电器常开触点进行控制,负责通断电机制动器的供电。
(2) GTS-800 运动控制卡对伺服驱动器的控制:
运动控制卡是控制柜的核心,负贵将运动控制程序的运动信息转换为伺服驱动器可执行的脉冲指令,同时将机器人的位置数据信息通过伺服驱动器向运动控制程序进行反馈。针对机器人的运动特性,本章采用运动控制卡与伺服驱动器的位置配线模式,通过脉冲点位与时间数据进行控制。运动控制卡对伺服驱动器实现的控制功能包括:
1)向服使能:通过S-ON信号连接或断开伺服驱动器对机器人本体的动力控制。
2)伺服报警:通过ALM信号读取伺服驱动器的报警代码。
3)运动脉冲输出:通过SIGN和PLUS信号将运动控制程序获得的脉冲数据发送到伺服驱动器。
4)编码器信号反馈:记录编码器的相对位置脉冲数据,实时反馈给控制程序。5)**位置信号触发:输出DC+5V电压,触发编码器的**位置数据传输。
(3)**值编码器数据的读取:
采用的运动控制卡只能接收增量式脉冲信号,而机器人本体各个关节的电机配备**值编码器,因此运动控制卡无法获取机器人的**位置信息,只能根据设定的零点获取相对位置。为了避免断电后丢失零点位置数据,采用RS-232多串口卡从伺服驱动器读取编码器**位置数据。
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