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基于CODESYS的多轴机器人控制系统的研究

【摘要】:工业机器人作为一类机电一体化自动化设备,能够通过编程在空间内完成各种定位或者定轨迹运动。广泛应用于工业生产中的焊接、切割、分类、搬运、检查、安装等操作。发展工业机器人技术对于提升国家自动化水平、加快工业化进程具有重要意义。本文对机器人控制技术进行了深入的研究,开发了基于CODESYS的多轴机器人控制系统。论文的主要研究内容与成果如下:(1)分析了空间矩阵对物体的位置、姿态以及旋转、平移运动的表示方法,基于D-H表示法对机器人的正逆运动学进行计算,并分别推导出了SCARA与六轴机器人的正逆运动学计算公式,用MATLAB对算法进行仿真验证。(2)分析了机器人各坐标系的位置关系,提出了机器人坐标系的标定方法,分别对工具标定与工件标定进行研究。针对工具标定中的TCP标定提出了两点以上标定法,TCF提出了三点标定法,针对工件标定提出了三点标定法,每个方法都通过数学运算给出了公式。(3)研究了工业机器人三维仿真技术。以WPF为平台开发了上位机三维仿真软件。仿真功能可分为离线仿真与在线仿真。(4)研究了机器人控制系统OPC通信技术。控制系统集成CODESYS已有的OPC服务器,上位机程序开发OPC客户端,满足了机器人控制系统数据传输实时性的要求同时实现了远程操控的功能。(5)机器人控制系统基于数控G代码编程,上位机程序开发了用户代码语言,机器人通过与数控机床控制系统通信可以实现与机床的协同工作。(6)根据机器人控制技术的要求,以CODESYS软件与工业PC作为控制核心构建了多轴机器人控制系统。搭建了SCARA机器人硬件平台,采用EtherCAT总线技术,系统可扩展性强,基于WPF平台使用Visual C#语言编写了上位机程序,程序实现了三维仿真、程序管理、信息显示、报警处理、参数编辑、通信操作、点动操作、坐标标定、示教操作、在线编程等功能。

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