基于DSP的管端切割機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的飛快進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)于工業(yè)設(shè)備的加工精度和制造水平的要求不斷提高，而工業(yè)機(jī)器人憑借其精度高、速度快的特點(diǎn)在近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。圓管搭接結(jié)構(gòu)是工程中常見的結(jié)構(gòu)，廣泛地應(yīng)用在船舶工程、機(jī)械制造、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及橋梁、體育場(chǎng)館建設(shè)等行業(yè)中。管搭接結(jié)構(gòu)需要首先將圓形鋼管的管端切成一定規(guī)格的相貫線形狀和坡口角度，然后按照工程結(jié)構(gòu)需要搭接并焊接在一起。以往的管端切割往往是手工操作，不僅精度低下而且效率不高。所以，隨

2、著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的蓬勃發(fā)展，迫切需要專業(yè)的自動(dòng)切割裝備對(duì)此類器件進(jìn)行高效率、高質(zhì)量切割和加工。
　　 本文針對(duì)這一現(xiàn)狀，介紹了一種主要應(yīng)用于圓管管端切割的工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)器人在總體上采取控制部分與機(jī)械部分相分離的結(jié)構(gòu)，控制部分負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)動(dòng)的控制和協(xié)調(diào)，機(jī)械部分能夠完全實(shí)現(xiàn)切割所需的空間運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用的是嵌入式集中控制系統(tǒng)，各自由度分別采用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)完成運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)以往類似產(chǎn)品的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，

3、控制系統(tǒng)的控制方式采用的是開環(huán)控制和示教再現(xiàn)相結(jié)合的工作模式。
　　 論文確定了以快速開發(fā)、成本低廉、維護(hù)方便等為目的的嵌入式管端切割運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和軟、硬件結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)選用了TI公司型號(hào)為TMS320F2812的DSP作為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，采用圓柱坐標(biāo)，多軸聯(lián)動(dòng)完成切割運(yùn)動(dòng)軌跡。在具體電路實(shí)現(xiàn)上，將硬件電路分成了控制核心板和控制功能板兩大部分，控制核心板包含DSP最小系統(tǒng)以及外擴(kuò)存儲(chǔ)器等器件，而控制功能板包含脈沖發(fā)生部分、信息

4、顯示部分、鍵盤控制部分等其它功能電路和外部接口，核心板和功能板通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的插針和插槽直接相連。這種設(shè)計(jì)對(duì)控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性等方面都有很大提升，且可以通過(guò)各種電氣檢測(cè)，是一種可靠的硬件電路設(shè)計(jì)方式。在軟件設(shè)計(jì)中，采用了模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，各子程序相對(duì)獨(dú)立，方便子程序的移植和擴(kuò)展，并根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)編程代碼進(jìn)行了優(yōu)化。系統(tǒng)整體上可以獨(dú)立完成與切割相關(guān)的人機(jī)交互、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算、切割實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制等功能。
　　 本系統(tǒng)