1、.IRB1400機器人的運動控制實驗指導書一、實驗目的1了解IRB1400六關節機器人的構造、動作原理和手部運動控制原理；2基本掌握機器人運動控制程序的編制方法。二、IRB1400機器人1結構圖1 IRB1400機器人外貌圖IRB1400機器人由六個轉動關節構成，是一種6自由度的工業機器人。這種機器人的操作系統是BaseWare OS 操作系統。BaseWare OS 操作系統用于機器人的運動控制、應用程序的執行等各個方面。技術規格：抓重5Kg； 重復定位精度0 .05mm 運動類型運動范圍軸1旋轉運動軸2臂運動軸3臂運動軸4腕運動軸5擺動運動軸6扭轉運動2控制原理IRB1400工業機器人的控

2、制系統由PC機、運動控制器及配套的連接電纜和接口端子板、交流伺服電機及驅動器等構成，從控制要求來看，需要實現末端執行器上參考點的連續軌跡控制。該機器人末端執行器軌跡控制過程如圖2所示。首先進行軌跡規劃，在軌跡上選取n個位置，然后用插補算法獲得中間點的坐標，直線插補和圓弧插補是系統中的基本插補算法。對于非直線和非圓弧軌跡，可以采用直線或圓弧逼近以實現這些軌跡。根據末端執行器需實現的位姿（位置和姿態），用逆向運動學算法求出各關節所應產生的位移，也就是圖2 軌跡控制過程各關節的給定值。IRB1400工業機器人控制系統的核心是微機控制交流伺服電機的閉環位置伺服控制。其運動執行元件為交流伺服電機。圖3為

3、電機控制原理圖。對各關節給定值與由碼盤得到的反饋信號經閉環PID伺服運算后，利用該輸出值進行PWM調制，調制后的波形分三路輸出到驅動器中，以控制驅動器中電流的通斷時間，從而達到控制電機的轉動的目的。圖3 電機控制原理三、操作步驟1 在準備操作機器人之前，仔細閱讀并確保理解操作手冊中的有關內容，特別是如下所述的關于安全方面的內容：（1） 在操作之前確保沒有人在機器人的工作所及的范圍內，保證操作者自己在安全的位置；（2） 出現問題時，立刻按急停按鈕；（3） 在操作之前檢查急停按鈕是否正常工作。方法是按下急停按鈕看SERVO ON指示燈是否熄滅；（4） 在開始示教時，設置示教鎖定以避免由自動工作方式

4、所可能帶來的傷害。2 將控制柜上的主電源開關旋到ON，打開電源，此時系統開始自檢，如果出現異常，將顯示錯誤或沒有任何顯示。正常情況下，在屏幕上將出現各種鍵的顯示。此時還不能進行機器人的操作。3 按SERVO POWER 鍵開伺服，此時可以進行機器人操作。4 用示教盒進行人工示教可以快速、直觀地實現機器人復雜軌跡的控制 ，是控制中最常采用的方法。 觀察示教盒上的各個軟鍵和開關以及屏幕顯示，仔細閱讀操作手冊，熟悉各個軟鍵的作用。機器人的運動速度有快、中、慢、最慢四檔。在開始進行操作時，為了保證安全，通過SLW鍵應將工作速度設定為慢速。在操作時，應仔細觀察各關節的轉動方向和各個軟件上所標明的方向的關

5、系。5工作模式選擇根據示教盒顯示屏上的軟鍵進行工作模式選擇。IRB1400有兩種工作模式，一種是自動工作模式，一種是手動工作模式。手動工作模式是指機器人采用示教盒操作；自動工作模式是指利用編制的程序來操作機器人。6在操作機器人時可能會涉及到關節坐標系、笛卡兒坐標系、圓柱坐標系、工具坐標系和用戶坐標系，可以通過按MOTION TYPE鍵進行坐標系的選擇。機器人每個軸的運動取決于所選的坐標系。在本實驗中，選取笛卡兒坐標系。7在熟悉了上述機器人的軸操作和運動速度設定等方法后，可以進行機器人的示教了。在示教時機器人示教的每一步將被記錄為一條運動指令。（1） 按TEACH鍵，然后按SEL JOB 鍵，輸

6、入字符work作為此次實驗的工作名，按 ENTER鍵，工作內容就顯示在工作區；（2） 按EDIT鍵將光標移動到開始位置；（3） 按ENABLE鍵使ENABLE鍵的指示燈亮，反復對機器人進行軸操作使機器人運動到一指定位置；（4） 按MOTIONG TYPE鍵進行運動類型選擇，這里我們選擇直線運動類型，被選的運動類型將顯示在狀態顯示區；（5） 按PLAY SPD鍵，移動光標到所要選擇的運動速度處；（6） 按下ENTER鍵記錄一條運動指令；（7） 重復（3）到（6）的步驟可以實現復雜的運動軌跡；8在示教工作完成后，需要將機器人的狀態從示教鎖定狀態釋放出來。為此，應按SELECT鍵和MORE鍵，調出具有UNLOCK軟鍵的界面；再按UNLOCK鍵系統的狀態就從鎖定轉到示教狀態。 9按TEACH鍵將系統的控制模式轉為自動模式。運行上述示教所得的程序，比較自動運行時機器人所走的路徑和示教時所設定的路徑是否相同，如不同找出原因，并改正。 10關機 關電源的順序是先關伺服電源，再關主電源。按下E.STOP將伺服電源關斷，然后將控制器面板上的開關旋到OFF位置。四、實驗報告1 概述IRB1400六關節機器人的構造，動作原理和運動控制原理；2 對IRB1400六關節機器人進行逆運動學分析，推導有關公式；3 總結示教