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

　　系統(tǒng)整體特性與實驗

　　本方案是并聯(lián)機器人控制系統(tǒng)設計領域中一種新型的系統(tǒng)組建方法，其出發(fā)點和落腳點是縮短開發(fā)周期、降低系統(tǒng)造價、提高系統(tǒng)特性、完善系統(tǒng)功能?；?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/LabVIEW">LabVIEW和PXI平臺的6-DOF并聯(lián)機器人開放式數字控制系統(tǒng)不需要從最低層進行開發(fā)，只需對各個模塊進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)的升級和維護也非常方便，在這個意義上來說此系統(tǒng)是性價比最高的。系統(tǒng)特性方面的優(yōu)勢主要體現在穩(wěn)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(tǒng)能夠在強電干擾的工業(yè)現場的穩(wěn)定工作，6軸PID控制周期可以達到250μs使得實時性遠遠高于一般控制控制系統(tǒng)1ms的要求，機器人六軸協(xié)調運動后的末端執(zhí)行器穩(wěn)態(tài)誤差可達1μm體現了系統(tǒng)精確的特性。下圖列出了幾個典型的模塊說明了系統(tǒng)的一些技術特點和成熟的功能。圖3是點動運行模塊，該模塊不僅具有6個軸中每軸的單軸點動，而且根據機器人的構型特點和運動需求設置了任何兩軸的雙軸點動;該模塊可以根據用戶不同的運動需求設置點動步長、速度、加減速的基數值及其倍率;該模塊能夠實時顯示運動的位置和運動完成狀態(tài)，圖示顯示了軸1經過幾個單軸點動完成后的狀態(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(guī)劃的功能，并且能夠同時顯示六個軸的運行情況，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運動所表現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動特性。圖6為并聯(lián)機器人整體系統(tǒng)。限于篇幅，此用于染色體切割裝置的宏動并聯(lián)機器人數控系統(tǒng)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、運動控制技術、機器人技術以及諸多LabVIEW編程技巧，建立并完善了基于LabVIEW和PXI開發(fā)平臺的“六自由度并聯(lián)機器人控制系統(tǒng)”，本系統(tǒng)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。獨立開展了一系列運動控制研究與應用軟件編制工作，本系統(tǒng)主要特點如下：

　　(1)將虛擬儀器拓展到并聯(lián)機器人的自動控制領域，充分利用LabVIEW 圖形化語言和LabVIEW RT, control design and Simulation Bundle、LabVIEW System identification Toolkit、Motion Assistant等相關的NI工具包開發(fā)應用程序，構成了一種基于模型的開放式運動控制系統(tǒng)，不但使系統(tǒng)具有極好的人機交互性、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，為機器人走向社會奠定了基礎。

　　圖3 點動運行模塊

　　Figure 3. Jogging Module