基于LabVIEW和PXI平臺的6-DOF并聯(lián)機器人控制系統的開(kāi)發(fā)

　　系統整體特性與實(shí)驗

　　本方案是并聯(lián)機器人控制系統設計領(lǐng)域中一種新型的系統組建方法，其出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)是縮短開(kāi)發(fā)周期、降低系統造價(jià)、提高系統特性、完善系統功能?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/LabVIEW">LabVIEW和PXI平臺的6-DOF并聯(lián)機器人開(kāi)放式數字控制系統不需要從最低層進(jìn)行開(kāi)發(fā)，只需對各個(gè)模塊進(jìn)行配置并編寫(xiě)出用戶(hù)需要的特定功能程序即可，與以往的機器人控制系統的開(kāi)發(fā)相比，不僅大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，而且系統的升級和維護也非常方便，在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)此系統是性?xún)r(jià)比最高的。系統特性方面的優(yōu)勢主要體現在穩定性、快速性和精確性上，25KHz—25.6MHz的編碼器反饋信號濾波范圍使得系統能夠在強電干擾的工業(yè)現場(chǎng)的穩定工作，6軸PID控制周期可以達到250μs使得實(shí)時(shí)性遠遠高于一般控制控制系統1ms的要求，機器人六軸協(xié)調運動(dòng)后的末端執行器穩態(tài)誤差可達1μm體現了系統精確的特性。下圖列出了幾個(gè)典型的模塊說(shuō)明了系統的一些技術(shù)特點(diǎn)和成熟的功能。圖3是點(diǎn)動(dòng)運行模塊，該模塊不僅具有6個(gè)軸中每軸的單軸點(diǎn)動(dòng)，而且根據機器人的構型特點(diǎn)和運動(dòng)需求設置了任何兩軸的雙軸點(diǎn)動(dòng);該模塊可以根據用戶(hù)不同的運動(dòng)需求設置點(diǎn)動(dòng)步長(cháng)、速度、加減速的基數值及其倍率;該模塊能夠實(shí)時(shí)顯示運動(dòng)的位置和運動(dòng)完成狀態(tài)，圖示顯示了軸1經(jīng)過(guò)幾個(gè)單軸點(diǎn)動(dòng)完成后的狀態(tài)。圖4為軌跡跟蹤模塊，該模塊不僅設置了預定軌跡的跟蹤也具有軌跡規劃的功能，并且能夠同時(shí)顯示六個(gè)軸的運行情況，圖示為反映x向兩軸同步運行的狀態(tài)。圖5為速度PID控制器加入前后同一余弦波的位置曲線(xiàn)運動(dòng)所表現出的不同速度曲線(xiàn)特性，可見(jiàn)雙PID控制器能夠很大程度上改善其運動(dòng)特性。圖6為并聯(lián)機器人整體系統。限于篇幅，此用于染色體切割裝置的宏動(dòng)并聯(lián)機器人數控系統的其他特性不再一一贅述。

　　總結

　　本文課題內容涉及虛擬儀器技術(shù)、運動(dòng)控制技術(shù)、機器人技術(shù)以及諸多LabVIEW編程技巧，建立并完善了基于LabVIEW和PXI開(kāi)發(fā)平臺的“六自由度并聯(lián)機器人控制系統”，本系統具有高可靠性、高精度、高運算速度、高智能化、友好的人機交互能力等特點(diǎn)。獨立開(kāi)展了一系列運動(dòng)控制研究與應用軟件編制工作，本系統主要特點(diǎn)如下：

　　(1)將虛擬儀器拓展到并聯(lián)機器人的自動(dòng)控制領(lǐng)域，充分利用LabVIEW 圖形化語(yǔ)言和LabVIEW RT, control design and Simulation Bundle、LabVIEW System identification Toolkit、Motion Assistant等相關(guān)的NI工具包開(kāi)發(fā)應用程序，構成了一種基于模型的開(kāi)放式運動(dòng)控制系統，不但使系統具有極好的人機交互性、直觀(guān)性和齊全的功能，而且縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低了開(kāi)發(fā)成本和硬件成本，為機器人走向社會(huì )奠定了基礎。

　　圖3 點(diǎn)動(dòng)運行模塊

　　Figure 3. Jogging Module