基于Sysmac的Delta機械手自動控制系統設計

丁曉玲，趙文啟

青島職業技術學院，山東青島 266555

基于Sysmac的Delta機械手自動控制系統設計

丁曉玲，趙文啟

青島職業技術學院，山東青島 266555

介紹了一種基于Sysmac的Delta機械手自動控制系統，以歐姆龍NJ501-1500為控制核心，通過EtherNet/IP與PC機和人機界面連接，通過EtherCAT與伺服驅動器控制器連接，在Sysmac Studio環境中進行軟件編程、仿真，實現2軸機械手的并聯控制。

Sysmac；并聯機械手；伺服驅動

隨著機械手技術的不斷發展，Delta并聯機械手具有運動慣性小、結構緊湊穩定、運行速度快、精度高等優點，廣泛應用于醫學、食品加工、包裝、物流等行業［1］。本文選用的兩自由度并聯機械手，可以廣泛應用于包裝行業。

1 機械手控制要求

本系統的并聯兩自由度機械手由兩個伺服電機安裝在靜基座上，帶動主動臂動作，主動臂連接從動臂動作，從而控制動平動盤的移動，機械結構如圖1所示。

在機械手允許的范圍內，輸入目標點坐標，機械手可以運動到指定位置并實現連續往復運動。也可使用點動功能實現上下左右分步運動。當機械手運行超過設置的最大活動范圍的時候，機械手不動作，并啟動報警程序。

系統運行時，按下啟動按鈕后，如果檢測到I點有物體A，機械手啟動將I點物體搬運到II點，搬運完后，機械手回到初始位置，如果檢測到有物體B，將I點物體搬運到III點，機械手再回到初始位置，重復此循環動作。機械手運動的某些參數可以靈活設置，I、II、III三點坐標可以在人機界面程序中任意設置。

2 機械手的控制系統設計

歐姆龍NJ控制器是Sysmac自動化平臺的核心控制器，產品集成了EtherCAT技術的開放式網絡控制器及EtherNET/IP網絡的開放式網絡信息和通信技術并建立了統一的自動化軟件平臺Sysmac Studio［2］。

本控制系統選用NJ501-1500為控制核心，PC機和人機界面通過EtherNet/IP與控制器連接，可以實現系統的配置、程序編寫、在線仿真和上位機監控；2個伺服驅動器R88D-KN01H-ECT通過EtherCAT與控制器連接，實現2軸伺服電動機的精確定位控制［3］。電氣控制原理圖，如圖2所示。

3 機械手的軟件設計

機械手數學模型求解如圖3所示，運動控制編程在Sysmac Studio環境中完成。

1）機械手運動過程正解。

根據已知θ1、θ2；Lt、Lb；L1、L2，計算出⊙1、⊙2的圓方程，再平移這2個圓直到交于平動盤的中心點，得出新的方程式。聯立這兩個方程，計算出（X，Y），程序里根據解的算式編寫算法。這樣就可以由電機角度得出坐標位置了。添加正解功能塊如圖4所示。

正解功能塊采用分步計算的原理，整合各功能在一個功能塊中，包括：（1）根據角度θ1、θ2算出圓心坐標；（2）根據兩圓心坐標直接得出平臺中心坐標（X，Y）。

TP3

A

1674-6708（2015）147-0145-01

山東省職業教育與成人教育科研“十二五”規劃2014年度課題，課題編號：2014zcj051

丁曉玲，講師，青島職業技術學院機電一體化技術專業教師，研究方向：PLC控制、智能控制