Copley驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)參數(shù)讀取實(shí)驗(yàn)|加工中心
4.6Copley驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)參數(shù)讀取實(shí)驗(yàn)由于Delta機(jī)器人使用的直驅(qū)力矩電機(jī)精度較高，其旋轉(zhuǎn)編碼器的精度高達(dá)405000c〇Unt,—般的伺服驅(qū)動(dòng)器難以達(dá)到如此高的控制精度，Copley驅(qū)動(dòng)器是使用成熟的一類(lèi)高性能驅(qū)動(dòng)器，其交流伺服驅(qū)動(dòng)器體積緊湊、輸出功率大并滿(mǎn)足所需的高精度控制要求，所以選擇了Copley交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)高精度直驅(qū)力矩電機(jī)進(jìn)行PID控制。為了對(duì)三種方法軌跡規(guī)劃程序結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行驗(yàn)證，從驅(qū)動(dòng)器中讀取了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)中，物體釋放（時(shí)間為0.6S)處沒(méi)有時(shí)間間隔，末端抓取物體質(zhì)量約為1千克（實(shí)際抓取物體質(zhì)量大于1千克），運(yùn)行速度60次/分。其中，紅色實(shí)線為仿真計(jì)算得到的擬合曲線，綠色實(shí)線為驅(qū)動(dòng)器指令曲線，黑色虛線為驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行曲線，紫紅色虛線為沒(méi)有末端物體質(zhì)量時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際力矩曲線。4.6.1關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)參數(shù)讀取圖4-4為關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的位移-速度實(shí)驗(yàn)曲線,由圖可知，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際位移跟隨仿真擬合曲線，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)在物體釋放位置（0.6S附近）出現(xiàn)微小的位移過(guò)沖，在返回抓取位置時(shí)，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)有微小的欠位移；右驅(qū)動(dòng)電機(jī)在物體釋放位置出現(xiàn)微小的欠位移，在返回抓取位置時(shí)，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)微小的位移過(guò)沖。左右驅(qū)動(dòng)器速度指令曲線跟隨仿真擬合曲線并在其附近抖動(dòng)，在返回抓取位置時(shí)，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線不為零，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線出現(xiàn)過(guò)沖；左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線跟隨指令速度曲線，實(shí)際速度峰值大于仿真擬合曲線速度峰值，在返回抓取位置時(shí)，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線出現(xiàn)過(guò)沖。圖4-5為關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩實(shí)驗(yàn)曲線，選取仿真擬合曲線力矩峰值為80W.m。由圖可知，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際力矩曲線與指令力矩曲線重合，實(shí)際力矩曲線與擬合力矩曲線趨勢(shì)大體相同，在物體抓取階段（0至0.1S附近），左右實(shí)際保持力矩均小于仿真擬合力矩峰值，在運(yùn)行階段，左右實(shí)際力矩峰值較仿真擬合力矩曲線峰值分別高出大約30A^m、lOA^.m，在返回抓取位置時(shí)，左右實(shí)際力矩曲線均有不同程度的抖動(dòng)，左右實(shí)際力矩峰值較未施加末端質(zhì)量時(shí)的實(shí)際力矩峰值高出大約60A^m、40A^m,可見(jiàn)末端執(zhí)行器抓取物體質(zhì)量對(duì)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際力矩曲線影響很大。4.6.2工作空間軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)參數(shù)讀取圖4-6為工作空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的位移-速度實(shí)驗(yàn)曲線,由圖可知，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際位移跟隨仿真擬合曲線，部分位移曲線段跟隨性較差，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)在物體釋放位置（0.6S附近）出現(xiàn)微小的位移過(guò)沖；右驅(qū)動(dòng)電機(jī)在物體釋放位置出現(xiàn)微小的欠位移，在返回抓取位置時(shí)，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)微小的位移過(guò)沖。左右驅(qū)動(dòng)器速度指令曲線與仿真擬合速度曲線有較大差距，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線峰值大小與擬合曲線速度峰值大小相差大約并且左驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線與仿真擬合曲線之間的跟隨性較差，在返回抓取位置時(shí)，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線不為零；右驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線峰值大小與擬合曲線速度峰值大小相差大約并且右驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線有較大的抖動(dòng)，與仿真擬合曲線之間的跟隨性較差，在返回抓取位置時(shí),右驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線出現(xiàn)過(guò)沖。左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線跟隨指令速度曲線，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能及其負(fù)載限制，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線峰值大小與指令速度曲線峰值大小相差較大約為在返回抓取位置時(shí)，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線不為零，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線出現(xiàn)過(guò)沖，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際速度曲線峰值大小均大于擬合曲線速度峰值大小。圖4-7為工作空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的力矩實(shí)驗(yàn)曲線，選取仿真擬合曲線力矩峰值為lOOW.m。由圖可知，在物體抓取階段（0至0.1S附近），左右實(shí)際保持力矩均小于仿真擬合保持力矩。在0.6S附近，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值力矩限制，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際力矩曲線峰值不能達(dá)到指令力矩曲線峰值，并且，實(shí)際力矩曲線維持在驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩峰值，其余擬合曲線段，實(shí)際力矩曲線與指令力矩曲線重合，左實(shí)際力矩曲線與擬合力矩曲線趨勢(shì)大體相同，但峰值力矩大小相差較大約為60W*m;右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際力矩曲線與指令力矩曲線重合，在0.6S至0.8S附近，實(shí)際力矩曲線抖動(dòng)較大，幾乎為整個(gè)運(yùn)行周期的波峰和波谷，在此階段，實(shí)際力矩曲線性能較差，可能會(huì)引起機(jī)器人手臂的自激振蕩，右實(shí)際力矩曲線與擬合力矩曲線趨勢(shì)有一定差距，并且，峰值力矩大小相差較大約為45W.m。在返回抓取位置時(shí)，左右實(shí)際力矩曲線均有不同程度的抖動(dòng)，左右買(mǎi)際力矩峰值大小較未施加末端質(zhì)量時(shí)的買(mǎi)際力矩峰值大小尚出大約30N•m、圖4-8為混合空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的位移-速度實(shí)驗(yàn)曲線,由圖可知，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際位移曲線跟隨仿真擬合曲線，并且左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的位移曲線跟隨性均較好，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)在物體釋放位置（0.6S附近）出現(xiàn)微小的位移過(guò)沖，在返回抓取位置時(shí)，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)有微小的欠位移；右驅(qū)動(dòng)電機(jī)在物體釋放位置沒(méi)有出現(xiàn)欠位移或位移過(guò)沖，在返回抓取位置時(shí)，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)有微小的位移過(guò)沖。左右驅(qū)動(dòng)器速度指令曲線跟隨仿真擬合曲線并稍有抖動(dòng)，并且左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度曲線跟隨性均較好，速度指令曲線峰值大小與仿真擬合曲線速度峰值大小接近，在返回抓取位置時(shí)，左驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線不為零，右驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度指令曲線出現(xiàn)過(guò)沖；左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線跟隨指令速度曲線，實(shí)際速度峰值稍大于仿真擬合曲線速度峰值，并且，實(shí)際速度曲線抖動(dòng)較小，在返回抓取位置時(shí)，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際速度曲線均出現(xiàn)不同程度的過(guò)沖。圖4-9為混合空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的力矩實(shí)驗(yàn)曲線，選取仿真擬合曲線力矩峰值為90W.m。由圖可知，左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際力矩曲線與指令力矩曲線重合，實(shí)際力矩曲線與擬合力矩曲線趨勢(shì)大體相同，在物體抓取階段（0至0.1S附近），左右實(shí)際保持力矩均小于仿真擬合力矩峰值，在運(yùn)行階段，左實(shí)際力矩峰值較仿真擬合力矩曲線峰值高約右實(shí)際力矩峰值與仿真擬合力矩曲線峰值大體相同，在返回抓取位置時(shí)，左右實(shí)際力矩曲線均有不同程度的抖動(dòng)，左右實(shí)際力矩峰值較未施加末端質(zhì)量時(shí)的實(shí)際力矩峰值高出大約40W.m、30W.m?？偨Y(jié)，關(guān)節(jié)空間和混合空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制，得到的實(shí)際位移-速度曲線跟隨對(duì)應(yīng)的仿真擬合曲線效果較好，而工作空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制，得到的實(shí)際位移-速度曲線跟隨仿真擬合曲線效果相對(duì)較差，關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃結(jié)果的實(shí)際控制角速度曲線峰值稍大于混合空間軌跡規(guī)劃結(jié)果的實(shí)際控制角速度曲線峰值，工作空間軌跡規(guī)劃結(jié)果的實(shí)際控制角速度峰值大于其他兩種軌跡規(guī)劃結(jié)果的實(shí)際控制角速度峰值。關(guān)節(jié)空間和混合空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制，得到的實(shí)際力矩曲線峰值相近，均小于工作空間軌跡規(guī)劃結(jié)果對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)際控制得到的實(shí)際力矩曲線峰值,因此，關(guān)節(jié)空間和混合空間的軌跡規(guī)劃方法更有利于提高機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行速度，并且，工作空間軌跡規(guī)劃法得到的實(shí)際控制力矩曲線峰值達(dá)到了力矩電機(jī)的實(shí)際峰值力矩，甚至，命令力矩曲線峰值超出了力矩電機(jī)的實(shí)際峰值力矩，相對(duì)于其他兩種軌跡規(guī)劃方法，工作空間軌跡規(guī)劃方法不利于機(jī)器人的實(shí)際控制，實(shí)際測(cè)試結(jié)果與理論研宄結(jié)果相符。對(duì)三種軌跡規(guī)劃結(jié)果得到的實(shí)際力矩進(jìn)行分析可知，在0到0.1S的力矩保持階段，實(shí)測(cè)力矩均小于仿真力矩，在機(jī)器人的運(yùn)行階段，實(shí)測(cè)力矩均大于仿真力矩，分析誤差主要有以下原因：力矩曲線是根據(jù)Copley驅(qū)動(dòng)器中電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流轉(zhuǎn)換得到，選取的力矩常數(shù)是該電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，與實(shí)際參數(shù)之間會(huì)有百分之十以?xún)?nèi)的誤差。⑵機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型是簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型，省略了對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力學(xué)參數(shù)影響較小的桿件的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。⑶機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型中，沒(méi)有考慮較為復(fù)雜的各關(guān)節(jié)之間的摩擦對(duì)所需驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力學(xué)性能的影響。⑷實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，機(jī)器人末端執(zhí)行器抓取物體實(shí)際質(zhì)量為1.075千克，大于理論計(jì)算中的1千克。由于加工和手工裝配等方面的誤差，手臂的實(shí)際質(zhì)量應(yīng)大于動(dòng)力學(xué)模型中使用的質(zhì)量，并且實(shí)測(cè)的下端桿件的關(guān)節(jié)軸承軸心距稍大于設(shè)計(jì)尺寸。由于手工裝配等方面的誤差，機(jī)構(gòu)中兩個(gè)平行四桿機(jī)構(gòu)并不能保證絕對(duì)平行，在機(jī)器人的高速運(yùn)行過(guò)程中會(huì)存在內(nèi)力損耗。本文采摘自“高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)械手臂分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！