基于LabVIEW和PXI平臺(tái)的6-DOF并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)

　　系統(tǒng)整體特性與實(shí)驗(yàn)

　　本方案是并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中一種新型的系統(tǒng)組建方法，其出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)是縮短開發(fā)周期、降低系統(tǒng)造價(jià)、提高系統(tǒng)特性、完善系統(tǒng)功能?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/LabVIEW">LabVIEW和PXI平臺(tái)的6-DOF并聯(lián)機(jī)器人開放式數(shù)字控制系統(tǒng)不需要從最低層進(jìn)行開發(fā)，只需對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行配置并編寫出用戶需要的特定功能程序即可，與以往的機(jī)器人控制系統(tǒng)的開發(fā)相比，不僅大大縮短了開發(fā)周期，而且系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)也非常方便，在這個(gè)意義上來說此系統(tǒng)是性價(jià)比最高的。系統(tǒng)特性方面的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性、快速性和精確性上，25KHz—25.6MHz的編碼器反饋信號(hào)濾波范圍使得系統(tǒng)能夠在強(qiáng)電干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定工作，6軸PID控制周期可以達(dá)到250μs使得實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般控制控制系統(tǒng)1ms的要求，機(jī)器人六軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)后的末端執(zhí)行器穩(wěn)態(tài)誤差可達(dá)1μm體現(xiàn)了系統(tǒng)精確的特性。下圖列出了幾個(gè)典型的模塊說明了系統(tǒng)的一些技術(shù)特點(diǎn)和成熟的功能。圖3是點(diǎn)動(dòng)運(yùn)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(jù)機(jī)器人的構(gòu)型特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)需求設(shè)置了任何兩軸的雙軸點(diǎn)動(dòng);該模塊可以根據(jù)用戶不同的運(yùn)動(dòng)需求設(shè)置點(diǎn)動(dòng)步長(zhǎng)、速度、加減速的基數(shù)值及其倍率;該模塊能夠?qū)崟r(shí)顯示運(yùn)動(dòng)的位置和運(yùn)動(dòng)完成狀態(tài)，圖示顯示了軸1經(jīng)過幾個(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(shè)置了預(yù)定軌跡的跟蹤也具有軌跡規(guī)劃的功能，并且能夠同時(shí)顯示六個(gè)軸的運(yùn)行情況，圖示為反映x向兩軸同步運(yùn)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運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出的不同速度曲線特性，可見雙PID控制器能夠很大程度上改善其運(yùn)動(dòng)特性。圖6為并聯(lián)機(jī)器人整體系統(tǒng)。限于篇幅，此用于染色體切割裝置的宏動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人數(shù)控系統(tǒng)的其他特性不再一一贅述。

　　總結(jié)

　　本文課題內(nèi)容涉及虛擬儀器技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)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開發(fā)平臺(tái)的“六自由度并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)”，本系統(tǒng)具有高可靠性、高精度、高運(yùn)算速度、高智能化、友好的人機(jī)交互能力等特點(diǎn)。獨(dú)立開展了一系列運(yùn)動(dòng)控制研究與應(yīng)用軟件編制工作，本系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：

　　(1)將虛擬儀器拓展到并聯(lián)機(jī)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工具包開發(fā)應(yīng)用程序，構(gòu)成了一種基于模型的開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，不但使系統(tǒng)具有極好的人機(jī)交互性、直觀性和齊全的功能，而且縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本和硬件成本，為機(jī)器人走向社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。

　　圖3 點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行模塊

　　Figure 3. Jogging Module