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  • Maxim Integrated推出Trinamic嵌入式运动控制模块,用于驱动大功率工业电机,大幅降低功耗

    Maxim Integrated推出Trinamic嵌入式运动控制模块,用于驱动大功率工业电机,大幅降低功耗

    中国,北京– 2021年3月25日 –TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG现已并入Maxim Integrated Products, Inc,公司日前推出两款新型插槽式运动控制嵌入式模块及其开发工具,采用独特的实时无传感器控制技术。这些完备的控制/驱动模块通过在其板上实时处理关键功能,使得电机控制系统的通信流量保持在较低水平,从而减轻系统处理器的工作负荷。控制技术优化了工业电机的功耗,将浪费的功率降低50%,使其能够驱动功率高出3倍(高达7A)的工业步进电机和无刷直流(BLDC)电机。 两相双极步进电机方案:5A RMS TMCM-1230和6.5A RMS TMCM-1231为插槽式单轴控制器/驱动器集成模块。每个模块均可为两相双极步进电机供电,具有相同的外形尺寸和引脚排列,便于替换。两款模块均采用Trinamic独特的无传感器控制技术,实时检测电机的功率要求,以即时调节电流,使得功耗比竞争方案降低至少50%。 现场定向控制方案:Trinamic还提供5A RMS TMCM-1637和7A RMS TMCM-1638插槽式现场定向控制器/驱动器模块,为现场定向控制(或矢量控制)增加霍尔或ABN编码能力。这些模块支持单相直流(DC)电机、两相双极步进电机和三相BLDC电机。 免费提供集成开发环境(IDE):为快速评估系统性能并加快产品上市时间,工程师可利用Trinamic提供的IDE免费软件,配合使用由TMCM-0930-TMCL微控制器模块控制的单轴TMCM-BB1或4轴TMCM-BB4主板进行系统评估。 主要优势 · 以较低功耗和成本驱动较大功率电机:由于集成了关键控制功能,降低系统处理器的计算负荷,同时节省了50%的功率-----可用于更大功率的电机。 · 容易升级:不同模块采用相同的外形尺寸和引脚排列,易于更换,无需与外部主板重新接线。 · 加快上市时间:直观的集成开发环境帮助设计师快速开发、测试系统。 评价 “解除处理器的一些关键、实时计算任务,能够将处理器资源分配给其他关键部件,例如传感器、编码器、用于状态和健康查询的云数据传输等,从而将智能化推向边缘。”Trinamic业务管理总监Jonas Proeger表示:“此外,考虑到相同的外形尺寸、可灵活替换等优势,这些模块为用户提供简单、直观的强大控制功能,可用于支持功率高出3倍的电机。” 供货及价格 现在全部产品均已上市。价格和定购信息请咨询Trinamic特许经销商。 所有商标权归其所有者所有。

    时间:2021-03-31 关键词: Trinamic 嵌入式 运动控制

  • 荣光时刻“魏”风采

    荣光时刻“魏”风采

    风云变幻的时代总是英雄辈出。不平凡的2020,我们注定遇见更多精彩。 12月17日,坐标深圳,由中国传动网、中国运动控制产业联盟、中国直驱产业联盟主办的2021中国运动控制/直驱产业高峰论坛暨颁奖典礼&华南智能物流产业发展大会火热进行! 魏德米勒作为重量级嘉宾出席,上演电联专家的荣光时刻。满载而归的荣誉,干货满满的分享,精心布置的展示,尽显“魏”家风采! 在此次颁奖典礼上,魏德米勒斩获两项大奖: “CMCD 2020年度运动控制领域优秀供应链品牌”,旨在表彰2020年魏德米勒在技术开发、供应链管理等方面做出杰出贡献,赋能合作伙伴,为保证高品质运控产品提供了强有力的支持。 “CMCD 2020年度运动控制领域新产品奖”,旨在表彰魏德米勒2020年在电气联接领域的创新之作——刀片端子重载解决方案。该方案将信号端子和重载接插件完美结合在一起,无需使用端子排,实现了更高效的接线并节省了安装空间,独具巧思的产品设计、优质可靠的技术性能,为客户带来更多价值。 高峰论坛上,魏德米勒亚太区装置及现场联接事业部首席卓越运营经理吴尚安先生分享了“魏德米勒创新快速联接技术及解决方案”,除了直插式接线联接件,吴尚安先生特别介绍了魏德米勒最新的装置联接件产品:针对多轴伺服的Powerbus直流母线接插件、通用型1.27mm间距板对板信号接插件、OMNIMATE 4.0(采用鼠笼式接线技术的第4代OMNIMATE接插件)。生动的演讲带领与会嘉宾进入智联世界,见证智能联接的成果及价值,探讨未来智联发展之路。 会场展示区,魏德米勒展台前,观众络绎不绝,或驻足参观,或侧耳交流,或低语着研究产品方案,或激烈地探究行业应用,在暖橙色基调映衬下,成为展示现场最亮丽的风景线。 荣誉属于过去,奋斗才能赢得未来。 魏德米勒感激于来自合作伙伴、行业专家及媒体朋友的信任与认可!此后,魏德米勒将继续秉承“智能化解决方案提供者,创新无处不在,以本土客户为本”三大品牌价值观,凭借更先进的技术、更优质的产品、更完善的解决方案以及更真挚的服务,助力客户价值提升。

    时间:2020-12-22 关键词: 智能物流 魏德米勒 运动控制

  • 喜讯!英威腾获CMCD2020年度运动控制领域用户满意品牌

    喜讯!英威腾获CMCD2020年度运动控制领域用户满意品牌

    12月17日,由中国传动网、中国运动控制产业联盟、中国直驱产业联盟等共同主办的2020智能制造&中国运动控制/直驱行业年度颁奖盛典,在深圳举行。 历经2 个月行业、设备终端的采集调研及企业回访交流收集,再经中国运动控制产业联盟专家、行业机构和专业媒体的综合评选,英威腾最终凭借在产品和服务方面的优良表现,获得组委会及行业的一致认可,得到“CMCD2020年度运动控制领域用户满意品牌”。 除了在服务上的不断精进,与客户更为紧密的配合与联结,2020年,英威腾在运动控制领域还不断推陈出新,如推出DA180系列总线型交流伺服系统,该伺服系统是英威腾总线型基础款单轴伺服产品,以实用为导向,支持CANopen、Modbus、EtherCAT现场总线技术,其在追求简洁的同时,仍然保持了伺服系统所具有的高响应、高转矩等特性,并具有体量小、环境要求低、性价比高的特点。可广泛应用在印刷包装、纺织机械、仓储物流、电子加工制造、木工机械及其它通用设备。 再如,面向装备制造业向小型化、智能化、网络化发展的需求,英威腾打造了DL310低压伺服系统,其为基于低压供电、可移动环境的全新产品,输入电压20V~60V,具有高响应、高精度、转动平滑、力矩稳定的优良性能。该产品可广泛应用于各类服务机器人、AGV小车、交叉带分 拣线、穿梭车等物流搬运分拣系统、运动模拟、医疗 器械、仪表仪器、轻纺、移动式喷墨彩绘等对电压及安装体积有较高要求的领域。 未来,基于市场和客户需求的不断变化,英威腾将保持持续的生命力和创造力,不断为广大客户提供更加优异的产品和快速便捷的服务,做用户心目中永远的“满意品牌”。

    时间:2020-12-21 关键词: 英威腾 CMCD 运动控制

  • 机器视觉系统的关键:取像、图像处理和运动控制

    随着全球市场对绿色能源需求量的不断增加,太阳能电池/电池板的产量正在大幅提升。因此,高速、准确的太阳能电池/电池板生产线测试将是保证产品质量和提升产能的关键,而且在很大程度上决定着生产厂商的利润空间和市场竞争力。  对此,康耐视(COGNEX)中国产品经理邓辉认为,如何快速高效的生产出大尺寸合格晶片,将成为太阳能电池生产企业面临的重要课题。他强调说,机器视觉系统的关键技术在软件,而目前硬件日益集成化、小型化的趋势也很明显。未来,3D相机的使用在市场需求前景上被普遍看好。譬如,如何进行3D物体抓取、如何在倾斜不平的表面上进行抓取,都是非常值得研究的课题。  该公司近期推出的DataMan 500是一个亮点。邓辉介绍说,DataMan 500使用了康耐视IDMax高级代码读取软件,可读取激光读码器无法读取的一维条形码,包括损坏、变形、模糊、带划痕、低高度和低对比度的编码,实现了更高的读取率。DataMan 500处理图像的速度可达到每秒1,000 帧,还可以从任意方向读取编码、数据矩阵和QR等二维代码以及同一图像中的多个编码。  此外,DataMan 500还提供了多种其他优势,包括自动触发、自动聚焦以及“无读取”反馈。主机支持标准C型安装镜头和各种焦距选择。自动聚焦功能使用了液态镜头技术,该技术可为最高速的应用提供操作范围的最大灵活性。这项经验证的新技术已和康耐视工业读码器相集成,快速可靠且可以较低的耗电量提供较高的光学质量。  康耐视方面提供的信息称,目前该公司4大产品线在太阳能电池生产领域都有着广泛应用,特别是In-Sight智能相机和VisionPro视觉软件。例如,在拉晶工艺中使用In-Sight智能相机监控晶棒尺寸,与控制系统配合使晶棒直径更加准确,一致性更好;在晶片印刷工艺中使用专门的视觉工具检测母线和栅线的质量,判断是否有断裂,晶片本身是否有破损、缺角、裂痕等;在组装工序,利用PatMax算法精确定位晶片的位置和角度,从而使机器人可以准确快速的进行自动组装。

    时间:2020-09-09 关键词: 机器视觉 图像处理 取像 运动控制

  • IT融合OT会出现什么?抽个奖就知道了!

    IT融合OT会出现什么?抽个奖就知道了!

    我们对数字化转型似乎已不陌生,但这其中有一项关键过程就是信息技术(IT)和运营技术(OT)的融合。二者的无缝结合,标志着数字化转型迈上了一个真正的台阶。那么问题来了,IT融合OT是啥样的?会出现什么? 来2020工博会魏德米勒展台看看这台自动化抽奖机,应该可以带给我们一些启示。 当然,抽取礼品并不是重点,重点在于这台自动化抽奖机的整个设备控制方面,简单而直观地展现了IT融合OT的过程。一般这类设备的控制主要分为电控柜和网络通信两大部分,包括IO、控制器、路由器、工程界面等。但如何将两大部分无缝集成起来,尤其是实现当前所关注的云端部署,就是相当体现功力之处了。 对于IT与OT的融合,数据是关键。通过数据的互联互通,这台自动化抽奖机除了抽奖,还能实现哪些基于云平台的强大功能呢?可以给用户带来哪些融合创新的增值价值呢?IT与OT层面的数据通信机制又将如何实现?大家不妨亲临魏德米勒展台一窥究竟。 当然,这一应用完全可以推广运用到工厂中,例如对现场设备的数据储存备档,不再受距离以及环境的限制,实现真正的数据共享。 大道至简,通过小小的自动化抽奖机,不难体会到当前IT与OT的融合大势。心动不如行动,大家一起来现场体验一下吧,就在魏德米勒展台:5.1馆A156。

    时间:2020-09-09 关键词: 工博会 魏德米勒 运动控制

  • 运动控制系统基本架构及控制轨迹要点简述

      近期,国家发改委等六部委联合出台了《半导体照明节能产业规划》,进一步明确阐述了“十二五”期间中国 LED产业的发展目标、主要任务及扶持措施,并明确要促进LED照明节能产业值年均增长30%左右,2015年达到4500亿元,其中LED产业应用产品达到1800亿元。   作为国家重点扶持,培育发展的战略性新兴产业——LED照明是新一代照明革命性技术的应用,具有节能、环保、高效等特点,尤其在传统能源、环境污染等因素制约的今天,LED照明产业无疑成为国家及社会所关注重点项目中的焦点。   欧美LED产业缘何领跑   在全球环保、能源危机的巨大压力下,半导体照明已被世界公认为一种健康节能环保的重要途径,各国政府积极给予政策及资金支持,使其企业实现技术突破,加速LED商业化进程。   日本早在1998年就制定了“21世纪光计划” ,并在1998-2002年间投入50亿日元开发白光半导体照明LED以及新型半导体材料、衬底、荧光粉和照明灯具。根据日本政府出台的相关政策,2012年之前白炽灯泡必须退出市场,力促LED照明消费量年增长200%以上。此外,日本政府还明确规定2006-2007年间企业或机构使用 LED照明装置取代白炽照明装置,可获得投资额130%超额折旧,或者是投资额7%的税率减免。   欧美国家对LED行业的扶持力度也不小。欧盟启动了“用于信息通讯技术与照明设备的高亮度有机发光二极管项目”,投资2000万欧元,有效提高有机发光二极管发光效率。同时,还开展联盟国全面禁止生产、销售白炽灯、荧光灯、节能灯,推广LED照明技术应用发展。   美国联邦政府在2002年启动了“国家半导体照明研究计划”,并纳入“能源法案”,企业可以获得每年5000万美元财政资金支持,10年共计5亿美元的财政资金支持。美国国会对LED照明项目的经费支持从2003年的300万美元上涨到2007年的3000万美元,2009年和2010年经费继续回升。2011、2012年根据经济刺激方案,美国国会为LED照明研发经费分别增加了5000万美元和3780万美元,使得这两年的经费总额接近 1.4亿美元。   在政策及资金的大力支持下,日本已是全球LED产业最大的生产国,其发展动向几乎为全球LED产业发展的指南针,而美国及欧洲地区在上游外延及芯片核心技术上具有领先优势。   政策助力中国LED换档提速   由于我国在LED产业上起步较晚,同时在LED核心技术和专利基础上被国外垄断,发展较为缓慢,但随着国家及地方对LED产业的扶持逐渐加大,中国LED产业开始全面进入发展期。   据调查显示,我国从2009年以来先后出台多项政策扶持和鼓励LED产业的发展。2009年4月,国家科技部发布《关于同意开展“十城万盏”体照明应用工程试点工作的复函》,根据科技部规划,将在50个城市建成200 万盏LED 路灯。同年9月,国家发改委、科技部等六大部委发布《半导体照明节能产业发展意见》,该意见提出,大型MOCVD装备、关键原材料以及70%以上的芯片实现国产化,上游芯片规模化生产企业3至5 家;产业集中度显著提高,拥有自主品牌、较大市场影响力的骨干龙头企业10家左右;初步建立半导体照明标准体系;到2015年,年均增长率在30%左右,功能性照明市场占有率达到20%左右;液晶背光源达到50%以上,景观装饰等产品市场占有率达到70%以上。   2013年2月,国家发改委、科技部等六大部委发布《半导体照明节能产业规划》,该规划目标:LED 芯片国产化率80%以上,硅基LED 芯片取得重要突破。核心器件的发光效率与应用产品的质量达到国际同期先进水平;大型MOCVD装备、关键原材料实现国产化,检测设备国产化率达70%以上。建立具有世界先进水平的研发、检测平台和标准、认证体系;到2015年,60W以上普通照明用白炽灯全部淘汰,市场占有率将降到10%以下,LED 功能性照明产品市场占有率达20%以上;LED 照明节能产业产值年均增长30%左右,2015年达到4500亿元(其中LED照明应用产品1800亿元;形成10-15 家掌握核心技术、拥有较多自主知识产权和知名品牌、质量竞争力强的龙头企业。   同时,国内许多省份基于节能、环保的需求,纷纷提出了“地方版”的LED产业发展政策。   2011年4月,广东省科学技术厅发布《广东省LED 产业发展“十二五”规划》,该规划提出,到2015年,培育 1至2 家产值达100 亿元龙头企业,培育1至2 个产值达1000亿元的产业集群,全省LED 战略性新兴产业规模突破3000亿元。   2009年,扬州市提出对购买LED将进行补贴。其中,蓝绿光MOCVD31片机及以上,补贴资金可达1000万元/台;红黄光MOCVD 38片机及以上,补贴资金可达800万元/台(市、区两级财政各承担50%)。根据测算,扬州光在设备补贴领域就投入了10亿元。   在产品应用方面,深圳市提出,对于参与政府投资项目LED 示范工程的企业,根据灯具的价格给予10%的补助,并贴息3年。对承担企业投资项目LED应用示范工程的企业,按照LED灯具价格的30%给予补贴。   业内人士分析认为,随着国家政策支持,财政补贴推广力度加大以及国家、地方政府带头采用LED照明等措施的落实,这对LED企业发展起到了引导作用,同时通过资金扶持也使企业在技术上进行突破,使企业更有信心面对市场竞争,加速中国LED产业的国际化进程。   政策扶持中国LED企业光明可寻   国家优惠政策的连续发布,同时再以资金及补贴扶持,表明了国家发展节能环保的战略性新兴产业的决心。在政府的积极推动下,中国LED企业正致力于技术创新、创造,研发能力不断提升,并积极通过垂直整合,延伸产业链,发展产业集群,逐渐缩小了与世界传统LED巨头的差距。   我国LED外延材料、芯片制造、器件封装、荧光粉等方面均已显现具有自主技术产权的单元技术,部分核心技术具有原创性,初步形成了从上游材料、中游芯片制备、下游器件封装及集成应用的比较完整的研发与产业体系,为我国LED产业做大做强在一定程度上奠定了基础。目前863项目承担单位已申请专利241项,其中发明专利152项,国外发明专利17项。   在产业化关键技术方面取得较大突破,功率型芯片从无到有,国产芯片替代进口比例逐年增长,截至目前已达到46%。功率型白光LED封装接近国际先进水平,已成为全球重要的LED封装基地。以企业为主体的100 流明/瓦LED制造技术进展较快,产业化线上完成的较好结果接近70 流明/瓦。具有自主知识产权的功率型硅衬底LED芯片封装白光后效率超过50 流明/瓦。   规模化系统集成技术研究和重大应用进展顺利。应用产品种类与规模处于国际前列,已成为全球LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品最大的生产和出口国。2008年7月海信首款42英寸超薄LED背光液晶电视正式上市,打破国外厂商的垄断,预示着占世界产量40%的中国消费类电子产品开始大规模使用LED技术。2012年,我国半导体照明产业产值已超过1900亿元。   在国家政策的扶持下,在企业自身的创新变革中,中国涌现出了以三安光电(600703)为龙头的一大批LED品牌企业,中国LED产业正从做“产品”向做“品牌”求变,进而不断推进中国LED产业从“中国制造”到“中国创造”的转变。

    时间:2020-09-04 关键词: 工业自动化 控制技术 伺服控制 运动控制

  • 基于Motionchip的直流无刷伺服电机运动控制系统设计

    基于Motionchip的直流无刷伺服电机运动控制系统设计

      MoTIonchip是一种性能优异的专用运动控制芯片,扩展容易,使用方便。本文基于该芯片设计了一款可用于直流有刷/无刷伺服电机的智能伺服驱动器,并将该驱动器运用到加氢反应器超声检测成像系统中,上位机通过485总线分别控制直流有刷电机和无刷电机,取得了很好的控制效果,满足了该系统的高精度要求。   在传统的电机伺服控制装置中,一般采用一个或多个单片机作为伺服控制的核心处理器。由于这种伺服控制器外围电路复杂,计算速度慢,从而导致控制效果不理想。近年来,许多新的电机控制算法被研究并运用于电机控制系统中,如矢量控制、直接转矩控制等。随着这些控制算法的日益复杂,必须具备高速运算能力的处理器才能实现实时计算和控制。为了适应这种需要,国外许多公司开发了控制电机专用的高档单片机和数字信号处理器(DSP)。现在,通常使用的伺服控制器的控制核心部分大都由DSP和大规模可编程逻辑器件组成,这种方案可以根据不同需要,灵活的设计出性能很好的专用伺服控制器,但是一般研制周期都比较长。   MoTIonChip的特点   MoTIonChip是瑞士Technosoft公司开发的一种高性能且易于使用的电机运动控制芯片,它是基于TMS320C240的DSP,外围设置了许多电机伺服控制专用的可编程配置管脚。TMS320C240是美国TI公司推出的电机控制专用16位定点数字信号处理器,其具有高速的运算能力和专为电机控制设计的外围接口电路。MotionChip很好的利用了该DSP的优点,并集成多种电机控制算法于一身,以简化用户设计难度为目的,设计成为一种新颖的电机专用控制芯片。MotionChip有着集成全部必要的配置功能在一块芯片的优点,它是一种为各种电机类型进行快速和低投入设计全数字、智能驱动器的理想核心处理器。具有如下特点:   ·可用于控制5种电机类型:直流有刷/无刷电机、交流永磁同步电机、交流感应电机和步进电机,且易于嵌入到用户的硬件结构中;   ·可以选择独立或主从方式工作,并可根据需要,设置成通过网络接口进行多伺服控制器协同工作;   ·全数字控制环的实现,包括电流/转矩控制环、速度控制环、位置控制环;   ·可实现各种命令结构:开环、转矩、速度、位置或外环控制,步进电机的微步进控制,并可实现控制结构的配置,其中包括交流矢量控制;   ·可以配置使用各种运动和保护传感器(位置、速度、电流、转矩、电压、温度等);   ·使用各种通讯接口,可以实现RS232/RS485通讯、CAN总线通讯;   ·基于Windows95/98/2000/ME/NT/XP平台,强大功能的IPM Motion Studio 高级图形编程调试软件:可通过RS232快速设置,调整各参数与编程运动控制程序。其功能强大的运动语言包括:34种运动模式、判决、函数调用,事件驱动运动控制、中断。因此便于开发和使用。   ·可以通过动态链接库TMLlib,利用VC/VB实现PC机控制;也可以与Labview和PLC无缝连接,通过动态链接库,用户可以在上层开发电机的控制程序,研究控制策略。   运动控制系统设计   本文是以MotionChip为控制器核心,直流无刷电机/有刷电机/永磁同步电机为控制对象进行伺服驱动器设计。设计指标为:适应12— 36V宽范围直流母线电压输入,工业标准5V逻辑电源输入,最大输出电流3A,峰值电流6A。在进行伺服控制器设计之前,根据MotionChip的特点和伺服电机的特性进行总体功能设计如下:   ·采用位置环、速度环、电流环的三环结构;三环都采用PID调节器;电机参数设置采用计算机辅助计算和工程整定相结合的办法;   ·具有通用伺服控制器接口,并可利用提供的人机接口进行独立参数设置,有网络通讯接口进行独立参数设置,有网络通讯接口方便外部监视和控制。   伺服系统的总体系统结构可以分为:MotionChip最小系统、驱动电路、电流反馈检测、外部控制接口、通讯接口等,如图1所示。伺服驱动器的硬件结构分为2个主要部分:驱动电路部分:主要包括逆变桥、前置驱动、电流检测;   控制电路部分:包括反馈检测、外部控制接口、通讯接口、MotionChip最小系统。   

    时间:2020-09-02 关键词: 直流无刷电机 运动控制

  • 基于TMS320LF2407A的机器人运动控制系统软件设计

    基于TMS320LF2407A的机器人运动控制系统软件设计

    随着计算机、网络、机械电子、信息、智能移动机器人是一类能够通过移动机器人技术研究综合了多学科领域的知识,关键技术可分为:路径规划、导航定位、路径跟踪与运动控制技术。路径规划又可分为全局和局部路径规划。全局路径规划是根据移动机器人总体任务进行路径规划,将总体路径任务分解,并建立全局地形数据库;局部路径规划是根据全局规划分解的子任务,结合移动机器人当前状态信息,实时规划可行路径;导航定位技术确定移动机器人在全局地图中的位置,并实时得到机器人与路径跟踪的相对位置关系,其关键技术是多传感器信息处理与数据融合技术。路径跟踪与运动控制技术的任务是控制移动机器人跟踪局部规划给出的路径,结合导航定位系统得到机器人本身状态信息与道路信息,完成航向和速度控制。移动机器人的路径规划、导航控制以及路径跟踪与运动控制技术是相互关联的,任何一个系统的不完善都会导致整体性能的下降。 本文通过对移动机器人的研究,实现了基于渡越时间法的超声波测距模块设计,为机器人提供简单方便的障碍物距离检测。本文主要完成对主控板控制器软件设计、电机驱动控制器软件设计和超声波测距软件的设计,使开发系统能够服务于移动机器人研究的通用开发平台。  移动机器人技术研究综合了多学科领域的知识,关键技术可分为:路径规划、导航定位、路径跟踪与运动控制技术。路径规划又可分为全局和局部路径规划。全局路径规划是根据移动机器人总体任务进行路径规划,将总体路径任务分解,并建立全局地形数据库;局部路径规划是根据全局规划分解的子任务,结合移动机器人当前状态信息,实时规划可行路径;导航定位技术确定移动机器人在全局地图中的位置,并实时得到机器人与路径跟踪的相对位置关系,其关键技术是多传感器信息处理与数据融合技术。路径跟踪与运动控制技术的任务是控制移动机器人跟踪局部规划给出的路径,结合导航定位系统得到机器人本身状态信息与道路信息,完成航向和速度控制。 1主控板软件设计 主控板硬件完成模块管理、设备通讯及机器人定位脉冲检测等内容。在实际应用中,主控板硬件还负责超声波测距的软件管理。 主控板硬件中只有主控板控制器需要进行软件设计。主控板控制器TMS320LF2407A的主要任务是超声波测距的软件设计管理和其他一些基本设置内容,包括电机码盘的正交编码脉冲检测。初始选定TMS320LF2407A作为主控板控制器是考虑到此控制系统可以作为以后机器人应用的平台,可以在TMS320LF2407A里嵌入实时系统,提升系统性能,方便接口开发。 主控板控制器的软件设计内容包括模块初始化、串口通讯、正交编码脉冲检测和超声波测距软件。这里介绍模块初始化串口通讯和正交编码脉冲检测等内容。图1主控板控制器程序流程图。

    时间:2020-08-23 关键词: 机器人 tms320lf2407a 运动控制

  • 基于ADT850的机器人运动控制系统设计方案

    基于ADT850的机器人运动控制系统设计方案

      主要介绍了一种移动机器人的运动控制系统硬、软件结构。控制系统是由工业PC,ADT850运动控制卡及相关传感器组成;操作系统采用Windows98系统,采用VisualC++6.0开发,并应用模块化及Windows线程的多任务处理机制实现控制程序设计;根据状态反馈控制理论,设计了移动机器人路径跟踪控制算法。实验论证了此控制系统及控制算法的有效性。   引言   移动机器人是能够在未知环境下自主运动的智能机器人,集环境感知、动态决策与规划、运动控制等多项功能于一体,其中运动控制系统的主要功能是实现对上层规划路径的跟踪[1]。   随着科学技术的发展,人类的研究活动领域已由陆地扩展到海底和空间。利用移动机器人进行空间探测和开发,已成为21世纪世界各主要科技发达国家开发空间资源的主要手段之一。研究和发展月球探测移动机器人技术,对包括移动机器人运动控制在内的相关前沿技术的研究将产生巨大的推动作用[2]。   本文提出了一种基于工业计算机(IPC)及ADT850运动控制卡的移动机器人运动控制系统,实现移动机器人的车体与传感器云台运动控制。采用Windows系统的模块化、多线程软件设计方法,使系统具有较好的开放性,易于功能扩展。针对本系统,提出了一种基于状态反馈的移动机器人路径跟踪控制算法,实现平稳、有效的镇定控制。   1运动控制系统的硬件结构   1.1问题的描述   对于移动机器人的运动控制系统,精确地进行自定位是一个基本的要求。自定位就是获得机器人自身相对于一个固定坐标系的位置和方向角(统称位姿)。因此,从系统硬件层次来讲,移动机器人就必须要有一定的传感器来获得这些位姿信息,如利用固定在驱动轮轴上的光电编码器,通过测量各电机的运动增量推算出机器人的位置,利用光纤陀螺仪测量机器人在水平面的方向角,利用倾角传感器测量机器人与水平面的倾角。另外,移动机器人运动系统还要接收上层决策系统路径规划信息及向决策系统反馈机器人状态信息等,因此要求系统要有较好的通信能力。   1.2硬件系统结构   运动控制系统由计算机系统、传感器系统、驱动控制系统及电源系统等几个部分组成(如图1)。其中,计算机系统采用通用的工控机(IPC),这样保证了整个系统较好的可扩展性。传感器系统包括编码器、光纤陀螺仪及倾角传感器。编码器用来测量车轮的实际转动量;光纤陀螺仪用来测量机器人车体在水平面的方向偏角;倾角传感器则用来测量机器人车体与水平面倾角。驱动控制系统包括ADT850运动控制卡及步进电机驱动器。电源系统采用二组镍氢12Ah电池组分别对计算机系统与驱动系统独立供电,其中计算机系统采用24V直流源,步进电机采用36V直流源,可以支持系统连续工作2~3小时。      图1移动机器人运动控制系统硬件结构框图   光纤陀螺仪、倾角传感器通过串口向IPC传送移动机器人的姿态信息,编码器采集的移动机器人位置信息,通过ADT850运动控制卡的I/O向IPC传送。IPC获取移动机器人位姿信息后,并作相应融合处理,然后根据上层决策系统提供的路径规划信息,执行相应的控制算法,向运动控制卡发送控制命令。控制命令通过运动控制卡,转换为控制步进电机的脉冲信号。   ADT850运动控制卡是基于PCI总线的高性能四通道伺服/步进控制卡,在本系统中,两个通道分别用于机器人车体左、右轮的驱动控制,另外两个通道分别用于传感器云台的旋转与俯仰运动控制。其脉冲输出方式可用单脉冲(脉冲+方向)或双脉冲(脉冲+脉冲)方式,这里采用前一种方式,最大脉冲频率为4MHz。位置管理采用两个加/减计数器,一个用于内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计数器,一个用于接收编码器输入信号,作为实际位置计数器,计数器位数高达32位。还有到位信号、报警信号、伺服开启信号等外部输入信号接口。提供多种运动控制方式,如定量运动、连续运动、回零运动等。速度控制可用定速和直线或S曲线加减速,可做非对称直线加减速,可用自动或手动减速。每轴有2个32位比较寄存器,用于产生中断或作为软件限位。并且每轴有8个输入信号端,包括2个正负限位信号,3个停止信号,1个伺服报警信号和1个通用输入信号。除限位信号外,其余信号可通过设置成无效来作为通用输入信号。所有数字输入信号均有积分型滤波器,可选8种滤波时间常数,以防止干扰。各轴最高输出速度可以通过设定其倍率参数来决定,因为驱动速度、加/减速度等参数的设定范围只在1~8000之间,若需要设定8000以上的数值的话,就必须提高倍率,但提高倍率后,速度的分辨率会相应地降低。因此,在保证能达到最高的驱动速度的条件下,设定最小倍率。由于移动机器人最高速度为0.8m/s,转化为脉冲频率即为64kp/s,故最小倍率应设定为8。   步进电机驱动器的输入信号共有3路,它们是:步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机信号FREE。它们在驱动器内部分别通过270????的限流电阻接入光耦的负输入端,且电路形式完全相同,见图2。OPTO端为3路信号的公共正端(3路光耦的正输入端),3路输入信号在驱动器内部接成共阳方式,所以OPTO端须接外部系统的VCC,如果VCC是+5V则可直接接入;如果VCC是12V则须外部另加限流电阻R=680????,VCC是24V则须外部另加限流电阻R=1.8k????,以保证给驱动器内部光耦提供8~15mA的驱动电流。步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置和速度,也就是说:驱动器每接受一个CP脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角,CP脉冲的频率改变则同时使步进电机的转速改变,控制CP脉冲的个数,则可以使步进电机精确定位。这样就可以很方便地达到步进电机调速和定位的目的。方向电平信号DIR用于控制步进电机的旋转方向。此端为高电平时,电机为一个转向;此端为低电平时,电机为另一个转向。电机换向必须在电机停止后再进行,并且换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出。   1.3软件系统结构   本控制系统的操作系统采用Windows98,程序开发系统采用VisualC++,并且采用模块化及Windows线程的多任务处理机制等程序设计方法,这样不仅便于程序调试与修改,而且还可以实现控制系统的准并行分布式处理[3]。   首先,利用ADT850运动控制卡所提供的开发库函数,将其针对运动控制卡各通道的操作封装为针对机器人各轮的操作函数,这些函数均属于定义为CAdtMotorCtrl类的成员函数。举例如下:     通过以上两个类,基本上屏蔽了运动控制卡及机器人本体有关硬件操作和硬件参数,从而使上层开发更加简单、方便,在无需知道与之相关的硬件知识就能完成机器人运动控制程序的开发。使系统具备良好的可扩展性能。其总体结构如图3所示:   图3移动机器人运动控制系统程序框图   其中位姿状态监测模块用来采集各传感器的输入信号,完成对移动机器人位置姿态的监测,并将这些信号作为控制系统的反馈信号;路径跟踪控制模块实现移动机器路径跟踪控制算法,向驱动系统提供控制信号;传感器云台控制模块控制传感器云台以角速度8(!)/s水平转动及4(!)/s俯仰运动;紧急情况处理模块用于各种紧急情况处理;通信模块完成运动控制系统与上层决策系统之间的通信。   为了保证控制系统的实时性,利用位于Win????dows底层的定时控制API函数,由它来获得较高精度的定时信号,而且,通过线程的优先级安排,可以解决各线程对系统资源争夺问题,将重要的、紧急的任务安排在优先级高的线程中来完成;另外,ADT850运动控制卡能够独立响应和处理一些硬中断事件,可以用来处理紧急事件,如机器人需紧急停止等,从而进一步提高了控制系统的实时性。经实验,此方案完全能够满足本移动机器人实时性要求。   2运动控制算法   移动机器人的运动控制最主要的就是路径跟踪控制,其任务就是控制机器人使其运动轨迹渐近收敛于期望轨迹。由于移动机器人车体的非线体、轮胎与地面的滑动和非完整约束等原因,无法建立一个精确的数学模型[4],因此,本文提出了一种基于状态反馈路径跟踪控制算法。   首先,对二差分轮式移动机器人作运动学分析。设vl,vr分别为机器人左、右轮速,如图所示,           在半径为3m的圆轨迹跟踪过程中,最大超调量约为1.2m,经过50s左右便稳定在期望轨迹上,且最终稳态误差约为0.15m。   4结论   本文介绍了一种基于IPC与ADT850的移动机器人运动控制系统,包括系统的硬件、软件体系结构。采用基于状态反馈的控制算法,对移动机器人进行轨迹跟踪控制,实验证明了本控制系统及控制算法的有效性。本系统采用了Windows系统的模块化及Windows线程的多任务处理机制程序设计方法,使本控制系统具有较好的扩展性和开放性,为进一步研究与实用化创造了较好的条件。

    时间:2020-08-23 关键词: 机器人 adt850 运动控制

  • 详解通用运动控制的设备集成方案

    详解通用运动控制的设备集成方案

    通用运动控制GMC(Generic MoTIon Control)是由贝加莱提出的适用于各种运动控制的一个概念,在这个GMC的框架下,CNC和机器人将被集成在一个完整的框架下,这得益于B PCC的复杂任务处理能力,面向复杂控制任务的PCC采用分时多任务的实时操作系统AutomaTIon RunTIme来实现对不同任务的处理,这些任务包括逻辑、液压、显示、CNC和机器人、运动控制、安全技术及通信任务。 在GMC的架构下,执行机构将不受限制,客户完全可以根据实际应用的需要,根据成本优化的原则选择不同的执行机构作为系统的执行单元,这包括异步电机、步进、直流、同步伺服、扭矩电机等。 CNC 与传统机器人和CNC需要专用系统的不同,B Studio库中支持针对CNC和机器人的开发应用接口,例如通过PLCopen即可执行运动控制、又可运行逻辑、液压等执行机构的控制。 它带来的巨大变革在于: ●无需专用系统的CNC和机器人系统; ●软件上继续保留传统机器人和CNC的操作习惯; GMC是对传统CNC和机器人技术与PLC控制的融合 之所以会产生专用的CNC系统是因为传统的PLC没有足够的能力来处理CNC和机器人这样对于实时性有极高要求的任务,而PLC的优势又在于其处理逻辑任务,但是,对于复杂的算法设计则又是PC的特长而非PLC的特长,GMC是运行在B PCC控制系统架构之上的,B 因为在某种意义上来说,专用系统的专用性在于软件,而不仅仅是硬件,若硬件能够满足则软件可以运行在各种平台上。

    时间:2020-07-28 关键词: 运动控制

  • CAN总线实现运动控制系统网络化的软硬件设计

    CAN总线实现运动控制系统网络化的软硬件设计

    为引入CAN总线技术以实现运动控制系统的网络化。提出了基于LPC2294的CAN总线主节点的硬件及软件设计方案。硬件采用基于ARM7内核的微控制器LPC2294,使用CTM1050T作为CAN收发器,设计了带有CAN总线以及以太网接口的硬件电路,并进行了SRAM、NORFLASH与NAND Flash的扩展。软件采用μCLinux作为操作系统,并开发了CAN控制器的驱动程序,实现了CAN总线的各种功能。通过制作样机并进行实验,验证了这一方案的有效性。 CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络,是国际上应用最广泛的现场总线之一,已经成为计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线。网络化运动控制系统(Networked MoTIon Control SystEMS)就是构建在控制器与电机驱动器之间,能够实时、同步地传送运动控制指令和接收运动状态,并且控制闭环通过网络连接的运动控制系统。为引入CAN总线技术以实现运动控制系统的网络化,笔者提出一种基于LPC2294的CAN总线主控制节点的硬件及软件设计方案,具有高性能、高可靠及良好扩展性的特点,非常适用于运动控制系统。 1 总体设计 主节点采用ARM7内核的LPC2294微控制器,使用RTL8019AS作为以太网控制器,软件上采用具有网络功能强、性能稳定、移植性好的μCLi nux作为操作系统。基于CAN总线的运动控制系统,主要由1个主节点(主控制器节点)、若干个从节点(电机控制节点)以及1台计算机构成,主节点与从节点之间通过CAN总线进行通信,主节点与计算机之间则通过以太网进行通信,如图1所示。 图1 运动系统控制结构 主节点主要功能包括:1)通过CAN总线发送电机控制信息给从节点,并接收各从节点的反馈信息:2)通过以太网与计算机监控端进行通信,以实现远程监控。 1.1 整体硬件设计 主节点整体硬件结构如图2所示。 图2 硬件结构 主节点采用的LPC2294基于ARM7TDMI内核的32位处理器,带有256kB高速FLASH、16kB静态RAM,内部集成4路CAN控制器,支持SRAM、FALSH扩展。由于LPC2294内部集成CAN,因此外部只需CAN收发器与之连接。CAN收发器选用周立功的CTMl050T.CTM1050T是一款带隔离的高速CAN收发器,主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平,并具有隔离功能(DC2500 V)、ESD保护功能及TVS管防总线过压功能。  LPC2294具有外部存储器控制器(EMC),通过该部件可以扩展更多的FLASH和SRAM以及以太网、USB等外设。主节点采用RTL8019AS作为以太网控制器,分别使用MT45W4MW16、SST39VF1601、K9F2G08UOA进行SRAM、NORFLASH、NANDFLASH的扩展。 1.2 软件结构 主节点软件结构如图3所示,U-Boot作为BootLoader(启动引导程序),负责初始化目标板硬件与引导操作系统。这里采用μCLinux作为嵌入式操作系统。μCLinux(mICrocontrol linux)即"微控制器领域中的Linux系统",主要是针对目标处理器没有存储管理单元(MMU)的嵌入式系统而设计的。它保留了Linux的大多数优点:稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持和标准丰富的API.同时μCLinux包含大量的设备驱动程序,以及提供良好的驱动程序开发框架。驱动程序开发或配置主要包括CAN、以太网以及NANDFLASH3大部分。上层应用程序通过使用CAN接口函数、Socket接口以及库函数进行各种应用开发。整个系统的启动过程是:U-Boot把μCLinux内核从NORFLASH中加载到SRAM中,然后启动μCLinux,μCLinux初始化硬件及建立运行环境后,自动运行预设的应用程序。 图3 软件结构 2 硬件设计 2.1 LPC2294最小系统 LPC2294采用LQFP144封装,最小系统需要模拟和数字3.3 V电源以及核心电源1.8 V.为了便于串口波特率的设置,外部接11.0 592 MHz晶振。P2.26(BOOT0)通过10 kΩ电阻上拉,P2.27(BOOT1)接一跳线座,通过跳线让P2.27可选择接高电平或低电平以选择从内部FLASH或外部NORFLASH启动。由CAT1025构成手动复位监控电路,提高了系统的可靠性。当SW按键按下时,CAT1025的2引脚输出持续为大于150 ms的低电平,LPC2294复位。在CAT1025的2引脚通过10 kΩ电阻上拉,防止产生错误的引脚输出状态,复位电路如图4所示。 图4 复位电路图

    时间:2020-07-26 关键词: can总线 运动控制

  • 适用于任何机器人的Elmo终极多轴运动控制解决方案

    适用于任何机器人的Elmo终极多轴运动控制解决方案

    中科新松有限公司在第一代协作机器人的设计和研发中整合了Elmo的终极多轴运动控制解决方案 中国的机器人公司“新松”全面采用Elmo终极的运动控制解决方案作为第一代协作机器人的最新设计,该设计解决了新一代产品研发中遇到的诸多挑战。 想象一下一个机器人完美地模拟一位太极拳大师的动作,动作精准、平滑、充满力感。 考虑一下在真实的工厂里面一个集成协作机器人与人类员工合作的重要意义,这种协作还要满足严苛和强制的安全约束条件。 采用了Elmo独一无二的、高级的伺服驱动技术,这家在中国机器人和自动化领域领先的公司刚刚完成第一代人机协作的工厂自动化机器人的自主研发。 Elmo提供了超小型、功能强大的基于网络型的伺服驱动器,这些驱动器直接安装在关节上。 这一应用体现了Elmo驱动器在诸多方面的独有优势,如效率、坚固程度、省空间、最少电缆用量、低EMI指数和整个系统可靠性的提升。在设计制造复杂的7轴协作机器人的时候,使用双闭环控制和采用高分辨率绝对值编码器获得最优伺服性能只是众多挑战中的一部分。Elmo在高端机器人领域里的应用实例可以作为客户在研发过程中追求最高多轴运动控制性能时的指导性参考。 摘要 协作机器人被设计用来与人在工厂生产线上紧密协同工作,这一趋势正变得越来越普遍。 在人机协作的环境中,这些机器人被用来去完成高速、高精度的任务。使用相机、力传感器和其他感知元件,这些机器人可以感知人的存在并做出相应动作避免对人的伤害,有的时候机器人的动作会完全停下来。 设计协作机器人通常是用来灵活地处理小的零件,进行一些辅助性工作如安装消费类电子器件,而不是用来完成重载任务如搬运重物,焊接或者喷漆等。 典型的协作机器人的结构都相对小巧和轻便,尽管如此它还是有能力提升相对重的负载,提升重量可达100kg. 除了具有动作灵巧的特点,协作机器人还需要具备感知零件是否准确安装的能力,这一特点在前几代重型工业机器人身上是不可想象的。 老一代传统6关节机器人在移动它们的关节时扭矩比较大,容易对接近的人员造成伤害。 新一代机器人具备一个附加关节或自由度。 与传统的6关节机器人相比,7关节机器人可以以多角度伸展机械臂接近一个特定的原件,因而可以避免触碰人员,继续执行工作任务。 此外,运动学冗余对于在一个特定的空间内操作几个机器人也是很有用处的,因为运动干涉很容易处理。 协作机器人另一个额外特点是可以力矩感知、控制和限制。机器人感知外部极小的力矩变化并做出反应避免碰撞。 在有些情况下,力矩传感器被放置在电机减速箱的后面来直接检测外部力矩的任何快速增加的变化, 而其他时候,机器人需要输出一定扭矩去提升负载和把负载从一个位置移动到另一个位置。 当机器人识别出运动过程中一个异常扭矩增加值,如碰撞,会自动停下来。 碰撞检测和规避机制的另外一个特点是当接触到物体或人员时进行工作模式转换,从非柔性全速模式(循环同步位置模式或循环同步速度模式)转换到力矩模式(循环同步力矩模式)。 柔顺的循环力矩模式使得人员可以用手很轻易地推开机械手臂。机器人可以在触碰物体时自动进入柔顺模式,或者在全速模式下运行。 另一个重要模式是示教模式,在这个模式下,操作人员移动机械手臂到预定位置,Elmo控制器记录下这些位置点以便在正常操作模式下复现设定轨迹。 值得一提的是,在示教过程中,Elmo的方案提供了令人难以置信的敏感性和分辨率。示教过程简单,系统操作人员无需具备超强的编程能力,真正实现无编程运动控制的实现。 Elmo的解决方案 伺服驱动器: Elmo的超小体积、性能强大的伺服驱动器被用来完成这项挑战任务。 伺服驱动器直接安装在机器人关节上,保证了机器人尺寸小巧结构紧凑。 两个大功率的超小体积驱动器Gold SOLO GUITAR用来驱动两个基础关节电机,以支撑整个机械结构的运转。 这款驱动器的持续50Amp和峰值100Amp的电流输出能力足以驱动电机在高速、高加速度和高减速度的状况下运行。 此外,五个迷你型Gold SOLO WHISTLE驱动器可以输出持续20Amp和峰值40Amp电流,用以驱动另外五个关节。 系统里的每个驱动器既可以在高速、高加减速情况下运行,又可以在低速情况下运行,并且都能保证极高的精度和准确性。用同一款驱动器实现反差如此巨大的高低速操作是得益于驱动器1:2000的动态电流范围和非常宽的带宽响应。 一个驱动器物理尺寸足够小到能直接安装在机器人关节上,几乎是这种复杂机器人项目的唯一选择。 把驱动器放置在离编码器反馈足够近的地方可以节省电缆,减少干扰影响,获得比较低的EMI和RFI指标,系统稳定性大大提升。 另一个让驱动器更易集成进关节的特性是驱动器固有的坚固性,可以承受关节内极高的机械加减速度。 Elmo应用工具 Elmo高级且易用的配置工具,EASII软件,可以帮助客户调试网络中的每个轴,达到最优的伺服性能。 系统辨识、合适的控制器设计、使用高阶滤波器克服机械系统缺陷等可以提升系统获得最优伺服性能,这仅仅是这个工具的一部分功能。 此外,使用带特殊位置分组增益的简单、高级的系统辨识方法进行多轴系统辨识可以消除不同轴之间的交叉影响。在这个应用中还用到了更多其他具有特色的功能,最终目标是获得最高带宽、最快的响应时间,同时保证机器人运行稳定、平滑,并且具有很高的裕度。 系统里的每个轴采用双闭环控制算法来提高减速机后端关节末端位置的定位精度。 增量式编码器和Hall元件作为速度环反馈置于减速箱前端,19位高分辨率绝对值编码器作为负载末端位置反馈,这样的用法只是Elmo金线系列驱动器的一个标准用法。 双闭环控制算法可以提升伺服电机性能达到最优状态。 Elmo提供PCB插针安装式驱动器,也可以同时配套提供接口转接板,这允许客户通过转接板连接EtherCAT总线、IO和编码器反馈。 白金版Maestro,终极多轴运动控制器 控制整个系统的是Elmo高级的多轴运动控制器P-MAS,通过实时串行EtherCAT总线在250us内同步16个轴(最短可现实100us内同步8个轴)。 Elmo的高级多轴运动控制器P-MAS可以提供内容丰富的机器人运动学功能,例如Cartesian, SCARA,3-Link,Delta等等,使用这些功能就可以很容易应对机器人应用的挑战。 内置的运动学功能支持MCS(机器坐标系)和PCS(产品坐标系),在翻转、传送和其他外部装置中可以实现完全同步。 此外,P-MAS为客户应用预留了一个实时内核。这部分内核允许机器人开发用户编写自己特殊的运动学转换方程,这一功能使得P-MAS支持任何高端的机器人,几乎不受类型限制,因为客户可以针对应用编写自己的运动学功能。 对于这种在250us总线循环时间内完成机器人运动学正逆解计算的应用必须使用基于四核强大处理器的多轴运动控制器P-MAS。 运动学方程解算是在用户实时应用程中进行的,计算系统中所有轴的目标位置、目标速度或扭矩并在每个EtherCAT总线周期输出。 DS-402协议中的循环同步模式是Elmo的EtherCAT版本驱动器的内置标准操作模式。 在P-MAS和上位主机、PLC或HMI之间多种标准和专门的通讯协议使得P-MAS与第三方设备通讯变得十分容易,如触摸屏、手操板、PLC和PC机等。 与上位主机的通讯能力如Ethernet, TCP/IP和UDP协议,快速的二进制协议如MODBUS和Ethernet/IP, 使得与上位主机之间的通讯变得快速而有效。 机器人工作在两种模式,第一种是示教模式,第二种是工作模式。 在示教模式下,操作人员可以沿着需要的工作路径移动机器人手臂到一些关键位置点上,在移动过程中多轴运动控制器记录下相关的位置点以便在工作模式下复现工作路径。 在示教模式下伺服驱动器是运行在同步循环力矩模式。除了目标力矩命令外,多轴运动控制器还会输出额外的补偿力矩去克服重力、机器人动力学等阻抗因素,维持拖拽过程平滑。 这种复杂机器人解决方案的亮点之一就是整个示教过程对一个不会编程的操作人员来说十分简单,大部分工作不需要具有编程经验或技巧就可以完成。 第二种操作模式就是正常工作模式,在这种模式下多轴控制器根据机器人的运动学模型来计算七个轴的目标位置和速度(DH矩阵逆解),如果必要的话,基于机器人动力学模型的补偿力矩会被加到总的输出力矩中。伺服驱动器是工作在循环同步位置模式或者循环同步速度模式,接收目标位置/速度命令和力矩偏置命令。 方案亮点 •无可匹敌的伺服驱动器性能 •可以做到250us内16个轴完全同步和坐标运动 •小体积、高功率的伺服驱动器直接安装在关节上 •超大动态电流范围适于高速和高精度 •双闭环控制性能 •支持多种反馈(增量式编码器和绝对值编码器) •使用性能强大的多轴控制器实现同步和机器人运动学计算 •快速、实时的EtherCAT总线网络 •最优的伺服驱动器性能—高带宽带来的就是快速的响应时间 •功能强大的EASII软件使机器人的配置和实施变得很容易 •最高效率和极致的稳定性 •坚固耐用,驱动器可以安装在任何位置 •RFI很低的EMI和RFI指数 总结 对于中科新松有限公司最新一代科技产品协作机器人来说,Elmo的智能、小体积和简单易用的伺服和运动控制解决方案大大提升了其产品的性能,并且增强了产品的功能性。

    时间:2020-07-08 关键词: 机器人 运动控制

  • 科尔摩根:运动控制领域的专家

    科尔摩根:运动控制领域的专家

    “我非常有幸成为科尔摩根的一员,并见证了公司100周年的庆典。我们也将把前沿顶尖的行业标杆级解决方案带到中国,并且始终贴近中国用户的需求。”科尔摩根中国及东南亚区域总经理刘伟峰在2018世界机器人大会上如是说。 科尔摩根中国及东南亚区域总经理刘伟峰 相信很多人都看过电影《泰坦尼克号》,它讲述了一段凄美的爱情故事,也成为了一个悲痛的历史。在故事的背后,沉船的打捞工作进行了几十年,因泰坦尼克号沉没在深海底,所以对打捞设备的要求非常高,因此设备筹备非常严谨,而科尔摩根正是成功入选者,当初提供深水打捞机器人驱动的企业之一。 不仅下五洋捞船,科尔摩根还能上九天登月,美国登陆火星的宇宙飞船里面的电机也是由科尔摩根为其打造的。近几年非常火爆的手术机器人,基本上都采用了科尔摩根的电机。如此有故事的百年跨国企业,不免让人对之充满好奇和敬畏。 事实是,科尔摩根的电机、驱动器和控制器已经广泛用于火星和太空探索、舰艇和潜艇、石油天然气钻井和计量、外科手术机器人和激光眼科手术,甚至用于人工心脏。 我们总说,你不可能让所有人都喜欢你,总有人与你合不来。但是在工业,科尔摩根却能以高性能和高品质地产品满足设备制造商各种特殊要求,牢牢占据那些机器的“心房”。“定制就是我们的标准,只要不违反物理原则,科尔摩根基本上都可以做到。”刘伟峰说道。 与创新者共舞,成就美好世界 一直以来,科尔摩根都在孜孜不倦地做一件事情,用精确运动控制系统及伺服系统来帮助创新者实现创新和产品差异化。正因如此,科尔摩根才能见证近百年来运动控制的发展进程。 “科尔摩根所有的业务接触最多的是应用工程师。”刘伟峰一句话道出了科尔摩根能够与创新者长久相通的缘由。提供产品只是科尔摩根最基本的服务,后期应对不同实际应用问题,提供优化的解决方案才是科尔摩根的强项。这在现在来看,即所谓的联合研发。 成立至今的100多年,科尔摩根积累了丰富的实践经验,所有的经验都对应着非常珍贵的生产数据。在庞大的数据库基础上,科尔摩根能够组成无数的解决方案,可以快速响应客户的需求,这俨然成为科尔摩根的竞争优势。 “例如科尔摩根最新推出的AKM2G新一代伺服电机,就是一个样板,这款新产品融合了科尔摩根全球最新的电磁设计技术和电机生产工艺,有20多万种排列组合,其中50%的产品可以实现两周交货,可以说为伺服电机定义了全新的行业标准。” 其实,科尔摩根的交货速度在业界是有名的高效率。不仅是AKM2G,科尔摩根能够在2周或更短时间内交付数以千计的COTS产品,同时,在快速定制和全新设计方面,也是行业中的佼佼者。 要保证如此高效的供应,除了技术本身的优势,科尔摩根在本地化上可没少下功夫。科尔摩根根植本地,不仅体现在本地制造、本地生产、本地客服中心的建设,还包括团队的本土化。不管是从背后的应用工程师到前线的销售和售后服务人员,还是从中国公司的高管到基层的员工,基本上都是最大限度地采用当地人才。 据刘伟峰透露,科尔摩根的天津工厂正在扩建第二期的厂房,预计2019年二季度可投入生产。天津工厂的扩建意味着科尔摩根在中国将进一步国产化,更贴近国内客户的需求。 运动控制领域的专家 运动控制系统是机器、车辆和设备的核心,就像人类的中枢神经系统一样,协调和调整整体的活动,不可或缺。 对于印刷、包装、纸加工等领域的机器制造商,运动控制可以使工厂车间更加稳定和有效,使机器生产力更高。运动控制可以提高质量和精度,同时提高操作人员的安全。运动控制可以推动可持续发展并降低废品率。对于航空与国防行业,运动控制可以满足极端苛刻的正常运行和复杂环境要求。运动控制还可以使手术室精确地控制药物提高疗效。运动控制可以使电梯更稳定和安全,仓库更高效,重型设备更灵活,能源更清洁、低廉和可再生。 科尔摩根意识到了这一点,并将运动控制系统列为企业的核心。科尔摩根在运动控制设计和研发领域已经积累了七十多年的专业经验,能够满足最严苛的电机和运动控制要求,为全球OEM机器制造商提供突破性的解决方案,实现无以伦比的性能、可靠性和便捷性。 刘伟峰提到,科尔摩根的客户是许多行业的领导者和创新者,例如航空航天、印刷包装、食品和饮料加工、医学影像、体外诊断和实验室自动化、制药、材料成型和切割、石油和天然气、机器人等。在与他们的合作发展中,科尔摩根业已成为运动控制领域的专家。 做机器人可以很简单 值得一提的是,科尔摩根在机器人领域也有创新的新花样。科尔摩根不做机器人,只向客户提供机器人关键技术和零部件解决方案,却可以帮助客户快速开发行业标杆级机器人。 在2018世界机器人大会上,科尔摩根向世界展示了这一行业标杆级机器人解决方案成果,包括机器人运动控制技术、自动导引车辆(AGV)一站式解决方案,以及一步到位的机器人关节解决方案。 其中,RGM机器人关节模组,专为10Kg以下协作机器人及轻型机器人而设计。高度集成了包括无框直驱力矩电机、低压直流驱动器、谐波减速机、制动器和双反馈装置,降低客户对机械选型、设计、组装多个环节的人员和时间投入,简化供应链管理及质量管理综合成本,使机器人的开发变得简单、快捷和安全,帮助中国机器人厂商加快产品上市,并制造出真正有竞争力的国产机器人。 科尔摩根在自动仓储也有建树,应用范围包括全套自动引导车辆系统(AGV)硬件、软件、车辆控制和自主化作业。NDC自动导引车辆(AGV)一站式解决方案,拥有可靠及可扩展的平台,以及久经考验的商业模式。只需要一套解决方案,即可将车辆变成AGV或自动搬运机器人。 工控小编了解到,在南京,科尔摩根与怡丰合作打造了国内第一个自动机器人停车场,车主通过手机扫描二维码,即可让机器人帮忙入库和出库,无需自己找车位。这在国内外来说,都是超前的一步。

    时间:2020-07-03 关键词: 机器人 agv 运动控制

  • 埃斯顿第三代运动控制解决方案发布 助力中国制造走向智能化新时代

    埃斯顿第三代运动控制解决方案发布 助力中国制造走向智能化新时代

    “2019年3月6日,“创新设计 极致表达”——埃斯顿第三代运动控制解决方案产品发布会在埃斯顿自动化公司盛大召开。活动详细介绍了ProNet Summa系列驱动器的技术特点、性能优势,以及应用特色。” 埃斯顿自动化研究院院长钱巍博士为现场嘉宾详细解读了埃斯顿第三代运动控制解决方案及新品ProNet Summa系列驱动的特点。他表示,作为刚刚荣获2019年度德国IF设计大奖的产品,ProNet Summa系列驱动器堪称业界超轻薄驱动产品,体积较市场同类产品减少最高达60%,能够实现紧贴安装,以精准控制和极速响应,高效满足工业机械设备小型化、轻量化趋势下不断增加的多样性和频繁的产品变更需求。 作为ProNet驱动器的创新之作,ProNet Summa系列驱动器具有高响应控制特征,电流环周期62.5μs,响应带宽相比早期产品提升超100%;与全新一代EM3A伺服电机配合使用,能够实现6000RPM最高转速,最大瞬时过载能力达3.5倍。 ProNet Summa全系列还集成了STO安全功能,达到工业领域最高安全等级;支持第二编码器接口,实现全闭环控制,提高负载终端定位精度;全面升级驱动器的保护机制,提高伺服系统的可靠性,充分发掘系统的性能。 另外,ProNet Summa系列驱动器可支持EtherCAT总线通讯,搭配TRIO运动控制器,构建整体运动控制解决方案,能够广泛适用于工业机器人、机床机械、电子制造设备、印刷包装等行业,满足中、大型设备多轴复杂应用的需求。 此次埃斯顿ProNet Summa系列驱动器的发布,不仅在产品层面为工业自动化控制带来了创造性的性能升级,同时也从智能化水平、信息交互、安全设计等层面提高了伺服系统解决方案的整体处理水平,为工业制造设备提供更加精准高效的运动控制解决方案,助力中国制造走向智能化新时代。 一个更美好的时代,值得我们全力以赴。

    时间:2020-06-10 关键词: 驱动器 运动控制

  • 基于计算机com/dcom技术的opc通讯方式设计浅析

    基于计算机com/dcom技术的opc通讯方式设计浅析

    在国家某重点科研生产单位的战略开发型项目中,其工艺要求是在生产加工过程中,需要对加工的大型部件进行精确的调姿,这就需要对承载加工部件的若干根pogo拄进行精确的同步、等位移控制。从而避免由于pogo拄的等时运动偏差过大而导致加工部件的钢性结构被破坏的情况发生。 为了保证项目积极稳妥的推进直至最后成功,项目组决定其电气控制系统采用西门子产品。其中西门子新一代运动控制系统simotiond445+ sinamicss120伺服驱动系统负责对承载大型加工部件的若干根pogo柱进行精确的位置同步控制,以保证加工的精密性符合生产需要。同时,其上位监控系统由原来基于操作员面板的protool组态软件更换为功能更为强大的基于pc机系统的wincc,从而保证了从simoTIon中采集到的基础数据在计算机中可以进行二次开发。 控制系统构成 除以上所描述的系统需求外,项目还要求网络中的运动控制器和操作员面板的系统时间与上位监控计算机保持一致,即达到时间同步功能。现场运动控制和采集系统的硬件组成由图1加以说明: 伺服驱动系统采用西门子全新的驱动器sinamics s120系列。 sinamics s120采用了完美的模块化设计,将智能控制单元和功率单元相分离。其中,控制单元采用西门子simoTIond445。各单元之间通过全新通讯标准-drive-cliq串行数字总线相连接。 各远程分布式i/o和操作员面板通过标准的profibus工业现场总线与驱动系统相连。同时,simoTIond445提供的标准工业以太网接口使其可连接到广域网上,与上位计算机进行数据交换。其数据信息流见图2: 上位监控系统采用西门子wincc,其通讯采用的是opc技术。 操作员面板采用西门子wincc flexible组态软件。 上位机wincc,simoTIon d445和操作员面板winccflexible要实现时间同步功能。系统功能实现由于西门子的上位监控软件protool提供了基于运动控制器simotion的通讯驱动,因此可以通过简单的组态实现与simotion的通讯,继而将数据取入计算机中。 与protool不同,由于wincc本身没有提供直接与simotion通讯的驱动程序,因此无法通过组态实现通讯。考虑到simotion的编程软件scoutv4.0可以将运动控制器中的变量表生成标准的opc文件后被计算机上的simatic net软件所加载,而simaticnet又提供了标准的opc通讯接口,因此可以实现与监控软件wincc的数据通讯。 这样,wincc作为opc通讯的客户端,simaticnet作为opc通讯的服务器,而simotion通过自身生成的标准的opc文件与simaticnet进行连接,从而实现了数据由底层最终到上层的传递。其性能完全可以替代protool的作用。 通讯准备条件 为实现数据的连通,上位机应安装相应的操作系统和应用软件,目前项目服务器上安装了以下西门子组态和编程软件,其名称和功能描述如下所述: windows server 2003 standard edition multi-language sp1 step7 v5.4 sp1用于plc编程和组态opc服务器。 simotion scout v4.0 hf8 用于simotion编程和生成动态的opc文件 wincc v6.2亚洲版 作为标准的opc客户端与opc服务器建立通讯连接。 simatic net 2006 hf1导入simotionscout生成的动态opc文件并作为标准的opc服务器为客户机提供数据源。 服务器与simotion控制单元通过标准的工业以太网相连接。保持同一网段。 将scout变量表导出为动态的opc文件 在simotionscout中,不同的逻辑程序块对应着不同的变量symbol表,这就需要将不同变量表中的通讯变量导入到统一的watchtable中。为此,首先在scout中的programs一栏中右键点击insert watchtable建立通讯表并取名为time_synchr。 在各个变量symbol表中选中要加载的变量,右键选择add to watchtable功能后选择刚生成的watch table表导入,如图3。 生成用于通讯的watchtable后,需要将其导出为标准的opc文件。为此需要点击菜单栏的options选项并选择export opc data。。。一栏,在接下来弹出的组态菜单中选择simatic net的版本和刚刚生成的watch table表名,如图4。 在接下来的操作中要注意,因为simotiond445提供了两个标准的以太网接口,标识分别为x120和x220。因此,在接下来的步骤中,要选对协议和与服务器建立连接的以太网端口编号,项目中使用的端口是x120。选择协议和通讯端口,如图5所示。 opc服务器与simotions7连接通讯的组态 将simotion的通讯变量导出成opc文件之后,下一步则建立opc服务器,组态需要在安装的simaticnet中进行,其步骤与simatic net通过s7connection与西门子标准plc连接并作为opc服务器的组态过程一致: 在桌面右下角的station configurationeditor中插入opc server和ie general,并为网卡配置ip地址。 在simatic manager中组态pcstation站。具体为插入一个新的pc站,在pc站的hw config中分别组态opc server和ie general,将iegeneral配置到和simotion统一网络中。 进入netpro环境组态s7 connection,在这里需要注意的是在localid一栏中需要填入simotion scout中项目的设备名称,即d445,并为其分配ip地址。 在netpro中编译建立了s7connection后,下载到pc station到本机。 在simatic net中配置configuration consoleopc 服务器建立完毕之后,需要在simatic net中导入simotion scout生成的动态opc文件。这样,simotiond445即与opc服务器建立了动态的数据链路。接下来wincc作为opc客户端就可以从服务器上读取simotion的数据了。 首先在计算机“开始”菜单中打开simatic net的configuration console。进入到组态界面后,在application栏中依次点击选择opcsetting和symbols,之后点击右边的edit list按钮。 在弹出的界面中,如图6,点击browser按钮,寻找到生成的opc文件并将其加载进来。一般,文件存储的默认路径为: c:programmesiemenssimatic.netopc2ins7simotionxml。 最后,在configuration console中设置访问节点。即选中当前服务器与simotion d445通讯的以太网卡。 通讯成功后,可以使用simatic net自带的opc客户端软件opc scout来对通讯进行检测,确认是否opc服务器与simotion已经建立了通讯连接。 建立wincc与simaticnet的opc通讯 打开wincc项目后,在tag management变量管理器中加载opc.chn协议。右键点击协议的system parameter后可在窗口中浏览到opc.simaticnet。选中opc.simaticnet并点击browser server按钮,即可进入opc变量管理器中。图7为浏览可用的opc server。 在sym中可以看到名为d445的设备以及包含的所有变量组。点击每个变量组,在右侧可以浏览到相关的组变量名称,通过选择右侧要监控的变量并点击additems按钮可将其加载到wincc的opc通道中。在加载的过程中,系统会提示将在opc.chn通道中自动建立名称为opc_simaticnet的通讯连接,所有的通讯变量均可在此连接中找到。 将变量自动连接到通讯通道中后运行wincc项目,可在画面中读到opc服务器中的变量实际值,而opc服务器中的数据则来自现场的运动控制器中。至此,wincc实现了与simotion d445的数据连接,通过opc的通讯机制。图8为wincc项目监控画面。 上位机,运动控制器和操作员面板的时间同步功能 wincc与simotion d445之间的时间同步功能无法简单的通过wincc自带的时间同步选件来实现。因此simotion需要从wincc中获取系统时间,再将时间设置进面板中以实现三方的时间同步。具体为simotion项目中包含了两个st(structured text)单元,其中“timesync“单元包含了名为“timesync“的被周期性调用的程序,用来从wincc中读取系统时间到simotion的同时,再将系统时间写进simotion的区域指针中,以此实现与wincc flexible的时间同步。而名为“hmitimesync“的单元包含两个功能块用来在程序中生成区域指针。其内部的数据传递和接口由图9给出: simotion d445作为运动控制单元,其与上位机wincc和操作面板wincc flexible的时间同步原理是相同的,都是首先通过simotion的区域指针获取要同步的时间内容,再由该指针将获取到的信息由一个接口地址区搬移到另一个接口地址区,从而实现数据的传递。因为wincc flexible本身就具有时间同步的区域指针,特别适合于做时间同步的测试,为表述清楚,下文将着重描述wincc flexible与simotion之间的同步方法。 结语 本次项目通过使用西门子新一代运动控制加伺服驱动系统simotion d445+sinamics s120,实现了对承载大型加工件的若干根pogo柱的位置同步控制,精度达到了用户要求。同时通过运用较为成熟的opc技术,使上位监控软件wincc在没有集成simotiond445通讯驱动程序的情况下与它实现了数据的动态交互,从而成功的代替较为简单的protool软件作为了整个监控系统的核心。由此可知,基于计算机com/dcom技术的opc通讯方式,在工业通讯领域的应用被证明是可行的。 目前,世界各知名自动化产品供应商都在其研发的系列新产品中集成了标准的opc通讯接口,相信随着时间的推移,opc这项新兴的通讯技术会越来越成熟,从而在工业通讯领域中起到越来越重要的作用。

    时间:2020-06-09 关键词: 西门子 opc 运动控制

  • 运动控制市场不景气 机器人前景将如何

    运动控制市场不景气 机器人前景将如何

    0据业内最新数据显示,2019年第一季度全球运动控制产品出货量比2018年同比下降了0.2%,不过,比2018年第四季度增长了0.6%。 报告显示2019年第一季度,整个市场中最大的类别是电机,此部分占据了39%的出货量,其次是执行器和机械系统,这部分占据18%的出货量,然后是电子驱动器,占比17%的出货量。 虽然销售数据略有下降,但业内对行运动控制的市场前景较为乐观,因为从2018年第四季度到2019年第一季度看到了增长的趋势。运动控制和电机技术在全球自动化发展中发挥着重要的作用,尤其在智能制造的大趋势下,这些工具将变得更智能、更强大和更高效率。 因此,有人预计未来6个月运动控制的销量和出货量将继续增长。机器人市场放缓,零部件受影响?在2016年-2017年期间,资本和政策都在大力推动工业机器人产业的发展,全球工来机器人发展十分迅猛。2016年销售量是29.4万台,同比增长14%。而2017年销量高达38.7万台,同比增长31%。 不过,进入2018年后,工业机器人的市场发生了变化,失去之前的强势。根据机器人工业协会RIA的最新报道,2019年第一季度北美机器人订单也比2018年的第一季略有下降。从2019年1月到3月,北美公司共订购了7876台机器人,价值4.23亿美元。这个数字比2018年第一季度销售量减少了3.5%。 机器行业的放缓可能是影响部件市场的因素之一。据统计,从2018年第一季度到2019年第一季度,电机出货量下降1.8%,执行器和机械系统下降8.9%,电子驱动器出货量持平。 而从2018年第四季度到2019年第一季度,电机出货量增长0.6%至3.736亿美元,执行器和机械系统下降0.4%至1.746亿美元,电子驱动器出货量增长1%至1.611亿美元。可见,整个运动控制市场有好转的迹象,根据最新的行业专家调查,有七成公司预计今年出货量会增加,而小部分公司表示订单将持平。 同样,机器视觉的销售情况也并不理想,据业内统计,北美地区机器人和机器提供视觉、智能视觉组件和系统的销售额下降了4.5%。整个市场的交易收缩至6.74亿美元,机器视觉组件的销售额下降12.6%至9300万美元,机器视觉系统的销售额下降3.1%至5.79亿美元。 2018年机器视觉组件和系统的销售总额为28.74亿美元,比2017年增长9.2%,创下市场新纪录。而2019年出现小幅下跌并不能表明行业的衰退,未来机器视觉的前景仍然十分乐观,随着边缘计算技术的发展,以人工智能技术的的去,机器视觉将会创造出新一轮机遇。 那么,前期增长过猛,而到了2018年和2019年出现小幅度下滑,这种现象不能证明行业开始逆转。从整个行业的环境、市场趋势和行业愿景来看,未来机器人及其自动化产品市场仍然会有较大的机遇。近年来,全球掀起了制造业转型升级的热潮,在新一轮赛道上,智能制造将成来企业的核心竞争力。目前,工厂企业处于升级自动化,机器换人和搭建智能工厂的重要阶段,这一过程将会带了很多的市场机遇。 还有,人工智能、物联网、大数据等先进技术的兴起,这些方案的落地将基于机器人等自动化基础设施,工厂实现数字化、信息化和智能化的过程将进一步促进自动化组件市场的增长。 从制造业市场环境方面来看,个性化需求在增长,生产线可能面临着快速变化的生产需求,例如智能手机厂商基本每年都会推出一款新产品,这些产品需要采用新的工艺需求,那么工厂需要建设柔性化的生产线,以满足批批量多批次的任务。因此,机器人行业的前景仍然是乐观的。

    时间:2020-06-01 关键词: 机器人 运动控制

  • 无人驾驶汽车的运动控制系统

    无人驾驶汽车的运动控制系统

    无人驾驶汽车运动控制分为纵向控制和横向控制。纵向控制是指通过对油门和制动的协调,实现对期望车速的精确跟随。横向控制实现无人驾驶汽车的路径跟踪。其目的是在保证车辆操纵稳定性的前提下,不仅使车辆精确跟踪期望道路,同时使车辆具有良好的动力性和乘坐舒适性。在无人驾驶汽车的行驶过程中,车辆的横向运动和纵向运动存在耦合关系。通常将纵向运动和横向运动进行讲解,设计两个独立互补关系的控制器,对其分别进行控制。 首先介绍无人驾驶汽车的纵向控制,包括对油门和制动的控制,以及对油门和制动控制的切换规则。在横向控制的过程中,通常需要考虑车辆纵向速度、道路曲率以及未知干扰等诸多因素的影响。其次介绍考虑车辆纵向速度的横向控制,通过航向预估竹法解决无人驾驶汽车在纵向速度发生变化时的横向稳定性较差的问题,提高无人驾驶汽车对纵向速度的自适应能力。 再次介绍考虑已知道路曲率和未知环境干扰时的横向控制,通过滑模变结构控制理论建立自动转向控制系统,采用前馈控制解决道路曲率对横向控制的影响,进一步添加反馈控制解决横向控制过程中由于未知干扰造成的航向偏差。最后介绍考虑环境信息与车辆约束的无人驾驶汽车路径跟踪。 本节首先介绍纵向速度控制模型。然后,分别介绍无人驾驶汽车的油门控制以及基于模糊分档的制动控制。最后,阐述具体的切换规则,协调油门控制与制动控制。无人驾驶汽车采用油门和制动综合控制方法实现对预定速度的跟踪。根据预定速度和无人驾驶汽车实测速度的偏差,油门控制器和制动控制器根据各自的算法分别得到油门控制量和制动控制量。切换规则根据油门控制量、速度控制量和速度偏差选择油门控制还是制动控制:,未选择的控制系统回到初始位置,如按切换规则选择了油门控制,则制动控制执行机构将回到零初始位置。 7M油门控制增量PID控制算法在油门控制中,采用增量PID控制算法。增量PID算法为:Au-u,(k)-ut(k-l)=kp[e(k)-e(/c-l)]+/c,e(A:)+kd[e(k)-2e(k-l)+e(k-2)](7-1)其中,分别为比例、积分和微分系数;u,(A)表示第一=0,1,2,…)个采样时刻的控制量;e(幻表示第A个采样时刻的速度输入偏差。从式(7-1)得到控制量后,根据传动比、伺服电机每转一圈所需的驱动脉冲数确定一个比例系数将控制量乘上该系数发送给伺服电机驱动器。坡道速度跟踪油门控制的纯延迟较小,在算法中可以不考虑。 利用这种固定系数的P1D控制方法,对平坦路面的速度跟踪性能是可以达到要求的,但当道路情况变化时,跟踪效果误差较大。如上坡时,速度明显低于期望速度,需要较长时间才能调整到期望速度,且稳态误差较大;而下坡时,速度高于期望速度。无人驾驶汽车在坡道上时由重力产生的加速度为:=土gsina,—! (7-2)下坡时受到与前进方向相同的力,符号为正;上坡受到与前进方向相反的力,符号为负。无人驾驶汽车行驶过程中,坡道倾斜角可以用无人驾驶汽车俯、仰角代替。 再用期望速度减去该速度增量,得到新的速度偏差:e=Vj-Avslope-vt (1-4)这实质上是改变了无人驾驶汽车在坡道上的期望速度。人工驾驶车辆进行制动时,往往踩住制动踏板至一定行程并保持一段时间,估计车辆可在要求的距离内达到需要的速度,就松开制动踏板。如果没有达到需要的速度,还可重新踩下制动踏板。若不是紧急制动,司机一般会根据当前车辆速度与减速距离判断制动踏板的行程。减速过程中车辆行驶一般相当平稳,即制动踏板不会频繁抖动;但在pn)算法作为制动控制器时,制动时制动踏板出现抖动。

    时间:2020-05-29 关键词: 无人驾驶技术 运动控制

  • ReWalk推出外骨骼机器人帮助患者行走

    ReWalk推出外骨骼机器人帮助患者行走

    来自世界各地的机器人技术领域的专家学者齐聚美国麻省理工学院(MIT),在“机器人:科学与系统”大会上展示、研讨最新技术。波士顿机器人公司ReWalk这次带来了一款针对多发性硬化症(MS)、肌肉萎缩症(ALS)、老年痴呆症患者的软外骨骼机器人的样品,虽然只是原型,但它的功能已十分齐全。 现场,来自哈佛的壮汉展示了机器人的智能步态同步功能,这款产品的控制装置(电机)安装在绑带上,它仿照自行车刹车系统设计,通过控制两条吊线左右人的前进和制动。产品内置不影响人步态的传感器,能智能同步步行节奏。同时,作为一款针对中风患者的康复治疗工具,它使用电动滑轮系统,能有效支撑患者腿部并进行移动。 据悉,这款机器人由ReWalk和哈佛大学联合出品,哈佛的Wyss生物工程研究所为它提供了基础技术支撑。在美国,企业资助大学实验室的示例并不鲜见,一方面,企业需要从大学获取最新技术资源来进一步商业化,另一方面,许多实验室在资金上捉襟见肘,需要吸收更多的社会资源支撑研究。近年来,Wyss研究所一直在寻找有影响力的合作伙伴使技术变现,ReWalk的介入对双方来说都是一种共赢。 ReWalk和哈佛本次参与展出旨在提升产品知名度、寻求商业合作,并向其他团队借鉴通过美国联邦通信委员会(FCC)认证的方法。ReWalk将为实验室无限期提供专利许可,未来,如果这款外骨骼机器人能通过认证并成功上市,机器人收入的一部分将归实验室所有。

    时间:2020-05-29 关键词: 机器人 运动控制

  • 运动控制市场的下滑会影响机器人的发展吗

    运动控制市场的下滑会影响机器人的发展吗

    (文章来源:中科罗伯特机器人学院) 近年来,随着工业机器人在制造业的兴起,运动控制及伺服电机市场也迅速壮大,在进入2018年后,机器人的增长开始放缓,这也影响到了伺服运动控制的市场。据最新数据显示,2019年第一季度全球运动控制产品出货量比2018年比下降了0.2%,不过,比2018年第四季度增长了0.6%。 虽然销售数据有所下降,但人们对运动控制的市场前景还是有信心的,因为从2018年第四季度到2019年第一季度不论在数据还是在市场上我们都看到了增长的趋势。运动控制和电机技术在全球自动化发展中有着十分重要的作用,尤其在智能制造的趋势下,这些工具会变得更智能、更强大和更高效率。前期市场增长过猛,现在出现的小幅度下滑,这种现象不能说明机器人行业开始逆转。 从整个行业的外部环境、市场趋势来看,未来机器人和自动化产品市场依旧会有很大的机遇。在市场上个性化需求在增长,生产线面临着快速变化的生产需求,智能手机厂商每年都会推出新产品,这些产品需要采用新的工艺来达到生产的需求,这需要柔性化的生产线,以满足多批量多批次的工作需求,就此来看机器人行业的前景依然很乐观。

    时间:2020-05-22 关键词: 机器人 运动控制

  • 运动控制在工业控制与自动化领域的发展趋势

    运动控制在工业控制与自动化领域的发展趋势

    (文章来源:中国智能化网) 工业控制主要分两个方向,一个是运动控制,通常用于机械领域;另一个就是过程控制,通常使用于化工领域。而运动控制指的是一种起源于早期的伺服系统,基于电动机的控制,以实现物体对角位移、转矩、转速等等物理量改变的控制。 从关注点来说,电机控制(这里指伺服电机)主要关注的是控制单个电机的转距、速度、位置中的一个或多个参数达到给定值。而运动控制主要关注点在于协调多个电机,完成指定的运动(合成轨迹、合成速度),比较着重轨迹规划、速度规划、运动学转换;比如数控机床里面要协调XYZ轴电机,完成插补动作。 电机控制常常作为运动控制系统的一个环节(通常是电流环,工作在力矩模式下),更着重于对电机的控制,一般包括位置控制、速度控制、转矩控制三个控制环,一般没有规划的能力(有部分驱动器有简单的位置和速度规划能力)。 运动控制往往是针对产品而言的,包含机械、软件、电气等模块,例如机器人、无人机、运动平台等等,是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理,使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动的一种控制。 两者有部分内容是重合的:位置环/速度环/转距环可以在电机的驱动器中实现,也可以在运动控制器中实现,因此两个属于容易混淆。一个运动控制系统的基本架构组成包括:运动控制器:用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。 运动控制器主要分为三类,分别是PC-based、专用控制器、PLC。其中PC-based运动控制器在电子、EMS等行业被广泛应用;专用控制器的代表行业是风电、光伏、机器人、成型机械等等;PLC则在橡胶、汽车、冶金等行业备受青睐。 驱动或放大器:用以将来自运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环,以获得更精确的控制。 执行器:如液压泵、气缸、线性执行机或电机,用以输出运动。反馈传感器:如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等,用以反馈执行器的位置到位置控制器,以实现和位置控制环的闭合。众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式,它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。 运动控制的出现更加促进机电控制的解决方案,比如以前凸轮和齿轮都需要机械结构实现,现在可以使用电子凸轮、电子齿轮来实现,消除了机械实现过程的回程、摩擦和磨损等。 成熟的运动控制产品不仅仅需要提供路径规划、前瞻控制、运动协调、插补、运动学正逆解和驱动电机的指令输出等,还需要具备工程配置软件(如SIMOTION的SCOUT)、语法解释器(不仅是指自己的语言,而且包括IEC-61131-3的PLC语言支持)、简单的PLC功能、PID控制算法实现、HMI交互接口、故障诊断接口,高级的运动控制器还能够实现安全控制等。

    时间:2020-05-20 关键词: 工业控制 运动控制

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