工業(yè)機(jī)器人澆鑄控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)
從本文構(gòu)建的軟件體系結(jié)構(gòu)來看，控制核心層的一部分內(nèi)容就是運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，本文設(shè)計(jì)的澆鑄控制系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于東風(fēng)集團(tuán)某廠的鋁制活塞的澆鑄生產(chǎn)，下面以其所使用的意大利法塔鋁UNO三軸澆鑄機(jī)器人為例建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)。機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡圖和關(guān)節(jié)坐標(biāo)系如圖5所示。

2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解
機(jī)器人三個(gè)關(guān)節(jié)坐標(biāo)軸(實(shí)軸)分別為關(guān)節(jié)1（控制機(jī)器人左右運(yùn)動(dòng)）、關(guān)節(jié)2（控制機(jī)器人上下運(yùn)動(dòng)）和關(guān)節(jié)4（控制機(jī)器人末端容器翻轉(zhuǎn)）。關(guān)節(jié)3并沒有驅(qū)動(dòng)單元，連桿與鉛直線的夾角?酌是一個(gè)確定的值。關(guān)節(jié)3的作用在于當(dāng)機(jī)器人關(guān)節(jié)1和關(guān)節(jié)2運(yùn)動(dòng)時(shí)，保證末端容器姿態(tài)不變，防止容器中高溫金屬液體潑濺造成不必要的損失。按照D-H方法建立運(yùn)動(dòng)方程[4,5]，運(yùn)動(dòng)學(xué)正解得到末端容器在機(jī)器人基坐標(biāo)系中位姿矩陣
3 系統(tǒng)信號(hào)控制的實(shí)現(xiàn)
控制核心層的另外一個(gè)重要方面就是PLC。本文設(shè)計(jì)的澆鑄控制系統(tǒng)采用開關(guān)量交換信號(hào)，簡單易行，并能滿足工業(yè)機(jī)器人信號(hào)控制的應(yīng)用需求。在前面提到的應(yīng)用實(shí)例中，機(jī)器人系統(tǒng)與兩臺(tái)澆鑄機(jī)、兩臺(tái)鋁液熔爐和廢料箱構(gòu)成的澆鑄系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的信號(hào)交互。
3.1 澆鑄系統(tǒng)功能需求
工作過程中，澆鑄機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程示意圖如圖6所示。