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在求解六軸機(jī)器人手臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程后,，無需裝配物理測試平臺(tái)，利用開發(fā)測試方程和NI LabVIEW VI的平臺(tái),，即可仿真測試運(yùn)動(dòng)性能并優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,。
! r0 H# _7 z! c& K* u) ^2 a+ u; _0 z使用LabVIEW NI SoftMotion模塊設(shè)計(jì)VI可以運(yùn)行裝配文件并在CAD模型中進(jìn)行仿真，在SolidWorks創(chuàng)建三維模型構(gòu)建六自由度（DOF）系統(tǒng)的虛擬物理表現(xiàn),，然后使用NI cRIO-9024嵌入式實(shí)時(shí)控制器和六個(gè)NI 9512模塊開發(fā)實(shí)際裝配系統(tǒng).
% i/ A% t Y% x8 @/ `( j6 |三球機(jī)械臂允許目標(biāo)位置在六個(gè)自由度內(nèi)精確調(diào)節(jié),。三球機(jī)械臂的基本構(gòu)造單元是“插槽”機(jī)制，它可以在垂直和水平方向調(diào)整,，且可以在其他水平方向滑動(dòng),。通過將這些插槽布置為三角架的形狀，就可以創(chuàng)建純運(yùn)動(dòng)學(xué)調(diào)節(jié)系統(tǒng),。Square One設(shè)計(jì)了基于三球的機(jī)械臂,，讓檢測傳感器、夾具和操作員觸覺反饋的精確定位成為可能,，這提高了目前無人駕駛地面車輛（UGV）的可用性,。三球機(jī)械臂提高了工作封套和UGV檢測硬件的精度，因此讓它能夠挖掘和移動(dòng)殘骸,、檢查車輛車盤和完成大部分現(xiàn)在使用的機(jī)器人所無法完成的其他任務(wù),。這就是約束區(qū)域機(jī)器人手臂（CARMA）開發(fā)。 將這個(gè)項(xiàng)目作為提高設(shè)計(jì)流程效率并大幅擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制能力的機(jī)會(huì),，我們使用了NI原型開發(fā)設(shè)計(jì)工具,。之前，我們的方法是完全在SolidWorks中設(shè)計(jì)定位系統(tǒng),，創(chuàng)建裝配用的總成裝配圖,。在完成裝配之后，我們基于PC/104設(shè)計(jì)控制部分,，在現(xiàn)有機(jī)械設(shè)計(jì)中滿足每個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目所需的運(yùn)動(dòng)控制規(guī)范,。將軟件開發(fā)步驟移到整個(gè)設(shè)計(jì)流程中更高位置讓機(jī)械設(shè)計(jì)包含控制硬件所需的傳感器和必要空間。通過結(jié)合軟件和機(jī)械設(shè)計(jì),，我們減少了開發(fā)提供過程中的迭代次數(shù)和修改次數(shù),。
6 g$ M4 G! t) |# ?我們的第一步是確定全新的控制方案。通過改變幾何參數(shù)讓我們的軟件更為模塊化,，我們開發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制方程的“邏輯”集合,。能夠在任何給定的軸之間協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，從而大大擴(kuò)展了三球的功能,。另外,，測試平臺(tái)對于驗(yàn)證方程功能而言是十分重要的,。在認(rèn)識(shí)到僅僅為了測試而生成多個(gè)不同配置并不現(xiàn)實(shí)之后,，我們轉(zhuǎn)而使用仿真軟件作為新技術(shù)的測試平臺(tái),。
- M8 z; ?0 |0 r( E/ f! R在研究了現(xiàn)有軟件工具后，我們將選項(xiàng)縮小為The MathWorks, Inc. MATLAB? with Simulink?軟件和用于SolidWorks的LabVIEW NI SoftMotion模塊,。我們在SolidWorks中完成了最初設(shè)計(jì),，使用MATLAB求解方程。到這里為止,，我們只使用LabVIEW開發(fā)用戶界面,。使用Linux可編程機(jī)器配置所有電機(jī)指令和控制；同時(shí),，我們再積極地搜索能夠?qū)⒖刂企w系結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的用戶友好的編程軟件,。
8 I0 ~: b( S9 ]5 Q1 n8 Q我們探索了所有可用工具，選擇了采用LabVIEW進(jìn)行控制編程,。在參加了2009年的NIWeek全球圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)議后,，我們了解許多全新的NI工具包和模塊，它們可以滿足我們的系統(tǒng)開發(fā)需求,。LabVIEW能夠讀取運(yùn)動(dòng)軌跡的MATLAB代碼,，LabVIEW NI SoftMotion模塊包含了電機(jī)控制和通過NI C系列驅(qū)動(dòng)接口模塊用于連接所需的傳感器。LabVIEW VI與SolidWorks匯編文件之間的通信是整個(gè)項(xiàng)目中關(guān)鍵之處,。因此,，我們決定為三球機(jī)械臂和所有自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)，使用NI軟件和硬件作為設(shè)計(jì)解決方案,。最后,，我們決定使用LabVIEW函數(shù)組合求解之前在MATLAB完成的高階數(shù)學(xué)問題。
* ]7 I8 |7 K0 j! l3 U仿真
$ ^8 J0 [' I8 p! N, N5 F) o& x正如我們開發(fā)LabVIEW VI運(yùn)行“邏輯”三球的運(yùn)動(dòng)方程求解一樣,，我們在SolidWorks軟件中并行地完成機(jī)械設(shè)計(jì),。在完成VI和固體模型匯編模塊之后，我們開始了集成流程,。使用LabVIEW工程包含運(yùn)動(dòng)控制VI,，將SolidWorks匯編文件加入工程中。開始仿真流程,、識(shí)別模型中的軸并通過VI訪問,。通過幾天的培訓(xùn)，我們理解了DS SolidWorks和LabVIEW之間的連接,，開始實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真并創(chuàng)建了一個(gè)虛擬原型系統(tǒng),。
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國內(nèi)天津大學(xué)
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發(fā)表于 2014-10-10 15:03:16
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