基于LabVIEW的四自由度机械臂运动控制系统设计.pdf

基于LabVIEW 的四自由度机械臂运动控制系统设计 作者： 万志成 陶俊 张伟军 单位： 上海交通大学机器人研究所 应用领域：控制设计 系 统的设计要求能够对于机械臂最 和齿轮减速器等额外负载放置在机械 终的末端 位置能够准确地进行反馈 臂基座部分，从而减轻了对其他关节驱 挑战： 短期内实现4 自由度机械臂（3 台交 控制。 动元件的要求及机械臂整体的功耗，降 流伺服电机、1 台微型直流电机）的 变参数同 本系统以PCI-7344 为基础，通过 低了机械臂自身重量，增加了其对外做 步运动控制，为钢丝传动机构的控制提供应用 NI 公司最新的LabVIEW8.2 为开发平台 功的能力和效率。 解决方案。 对3 台伺服电机实行位置伺服和编码器 反馈，对直流电机利用线性电位器反馈 应用方案：方案采用NI 公司的LabVIEW8.2 电压的方式实现了角度的反馈控制。借 作为开发平台，通过NI PCI-7344 四轴运动控 助LabVIEW8.2 的强大功能，我们得以 制卡和多功能数据采集卡来实现对于机械臂四 在短时间内完成了控制系统的开发，同 个自由度的驱动控制，同时利用LabVIEW8.2 时保证了机械臂的运动精度与负载能 中新增Project 文件管理功能和控制设计工具 力。 图2 钢丝传动机构原理图 包实现控制软件的快速开发与发布。 四自由度机械臂机械系统 该机械臂不仅实现重量轻、对外做 使用产品： 本文讨论的四自由度机械臂面向 功能力大等性能指标要求，而且具有制 LabVIEW 8.20 中小型物流系统应用。其基本的设计要 造简单造价低等优点有利于工业推广 NI PCI-7344 四轴运动控制卡 求为：实用、有相对大的作业空间、抓 普及。通过新型内嵌式钢丝绳张紧装置 取重量不小于2.5kg、具有不大于10mm 可以轻松简便的对张紧力进行现场调 介绍 的重复定位精度、自重轻、外观整洁。 节，解决了钢丝绳传动存在的各种问 尽管对于机械操作臂的研究已不是一个 题，有效的提高了机械臂的重复定位精 全新的课题，但是，如何在保证机械手臂高 度，自重与负载能力比达到4：1，可以 的位置精度的条件尽可能地降低制造成本和 广泛的应用到以中小型物流系统为代 缩短制造周期，这仍然是值得我们不断探索 表的工业环境中，也可作为教学科研演 的问题。