工业机器人己经形成了通用六轴机械臂的发展趋势,但其末端执行器发展仍
然滞后。两指及多指夹持器是一种较为通用的末端执行器,通过夹持操作可以完
成搬运、码垛和送料等多种操作。CAN总线是目前国际上应用最为广泛的现场总
线之一。在机器人领域CAN总线正逐步取代RS485,将成为机器人领域主流的
通信总线。本文基于两指夹持器的机构特征,设计其控制器以及基于CAN总线
的通用通信接口,主要工作如下:
(1)对夹持器进行运动学分析,得出夹持器运动学的数学表达式。分析了常见
的开环控制算法:梯形加减速算法和S型加减速算法。夹持器对重复精度要求更
高,应采取闭环控制。本文结合S加速和PID控制器的优点,提出S型加减速结
合模糊PID的步进电机控制算法。
(2)分析了多种步进电机驱动电路,选用了细分驱动作为驱动方式,选取了
TB6560作为驱动芯片,该芯片集成细分驱动功能,优化了驱动电路设计,缓解
了电机低频震荡的问题。
(3)对在高负载率下CAN总线通信实时性降低的问题,提出了基于CAN总线
的EDF调度算法。CAN总线ID位数有限,截止期不能直接作为优先级使用需要
量化。通过将截止期取对数,根据截至期的对数值进行平均值量化,从而获取优
先级。本文结合改进的调度算法,设计了CAN通信协议。完成控制器软硬件设
计后,通过实际平台测试算法效果良好。
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