利用LabVIEW令“20歲”的機(jī)器人規(guī)復(fù)活氣
快遞分揀機(jī)器人使用方法高速分揀機(jī)器人供應(yīng)商Author(s):JonasNeubert-ImperialCollegeLondonIndustry:ResearchProducts:CompactRIOFPGAModuleReal-TImeModuleTheChallenge:為曾經(jīng)喪失控制器的20歲工業(yè)機(jī)器人替代新的控制器，并對其停止擴(kuò)展，使之存在古代機(jī)器人控制軟件中的典范功用。創(chuàng)立可經(jīng)由過程直觀圖形化用戶界面(GUI)操縱的、適于本科生試驗(yàn)課程的體系。
并聯(lián)分揀機(jī)器人生產(chǎn)廠家TheSoluTIon:利用NICompactRIO控制器作為機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器跟編碼器與LabVIEW8.5軟件、比例-積分-微分(PID)工具箱、3D圖象襯著跟VI服務(wù)器間的接口，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軟件，并可以經(jīng)由過程圖形界面停止接見。正在過來的幾十年里，工業(yè)機(jī)器人技巧閱歷了飛速的開展。自二十世紀(jì)80年月以來，它們曾經(jīng)從只能以有限精度沿著預(yù)訂軌跡運(yùn)動(dòng)的抓放式機(jī)器人，開展成存在高精度、可以正在手術(shù)室中使用，而且靈巧適應(yīng)環(huán)境，同時(shí)可時(shí)常與視覺體系及出產(chǎn)單位中的別的機(jī)器人停止交互的體系。那就是咱們正在大學(xué)的堆棧中發(fā)明20歲的三菱Movemaster機(jī)器人時(shí)，第一反映是決意把它送給博物館的緣故原由?？墒?，一個(gè)西席決意把它交給我——其時(shí)我借只是一位帝國理工學(xué)院的本科生，去使機(jī)器人“回生”。名目方針起初的時(shí)間，三菱Movemaster機(jī)器人配有一個(gè)手持式講授盒、一個(gè)微波爐巨細(xì)的驅(qū)動(dòng)單位跟一個(gè)可經(jīng)由過程串行接口將一切機(jī)械樞紐所需的角地位傳輸?shù)津?qū)動(dòng)單位的可選計(jì)算機(jī)?？墒谴丝桃磺型庠O(shè)皆喪失了，以是咱們須要修復(fù)機(jī)器人底座上的36根未定義管腳，使其規(guī)復(fù)原有的功用。咱們須要替代之前用于從PC機(jī)的可視化用戶界面去節(jié)制機(jī)器人的過期的編程語言。思量到須要保存能夠作為講授幫助的使用，咱們須要?jiǎng)?chuàng)立出一種可以容許門生正在將來停止便利擴(kuò)展的體系。計(jì)劃選項(xiàng)體系所需的通道數(shù)(15路脈寬調(diào)制[PWM]數(shù)字輸出跟10路數(shù)字輸入)跟采樣速度(PWM為1kHz而輸入采樣速度為100kHz)皆不超越尺度微控制器電路板的個(gè)性化解決方案的領(lǐng)域?？墒牵幊糖闆r的多樣性跟開辟如許體系所面對的應(yīng)戰(zhàn)，超越了本科生名目的時(shí)限跟規(guī)模。因?yàn)槊绹鴩葍x器公司的產(chǎn)物，可以供給從數(shù)據(jù)收羅到高等圖形用戶界面開辟等悉數(shù)所需的功用，顯而易見可以作為咱們的取舍之一。咱們?nèi)∩崃薈ompactRIO可編程自動(dòng)控制器，應(yīng)用它去及時(shí)收羅跟處置懲罰所需數(shù)目的旌旗燈號。雖然產(chǎn)物的破費(fèi)超越了典范本科生名目的估算，但思量到CompactRIO的全面性跟易用性，咱們?nèi)允侨∩崃怂Ｔ蹅兛梢哉?分鐘內(nèi)設(shè)定好CompactRIO控制器(包羅接線跟一切軟件的布置)，并且可以正在其他名目中共用那一個(gè)控制器。
垃圾分揀機(jī)器人價(jià)格表旌旗燈號I/OCompactRIO控制器的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)背板，可能以完整并行化的方法讀取、輸出跟處置懲罰I/O模塊通道。應(yīng)用數(shù)目足夠的可編程門電路，咱們可能以1kHz的頻次輸出5個(gè)自力的PWM旌旗燈號，輸出10個(gè)數(shù)字信號到內(nèi)部的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片，同時(shí)以100kHz頻次對10條編碼通道停止采樣。正在FPGA上，咱們將每一個(gè)機(jī)器人樞紐上的兩個(gè)編碼器上取得的旌旗燈號，顯現(xiàn)成整數(shù)以默示絕對的樞紐角度。利用NI網(wǎng)站上供給的VI資助咱們進(jìn)一步縮短了FPGA上VI的開辟工夫。兩個(gè)高速切換的數(shù)字輸出跟數(shù)字輸入模塊為咱們的使用供給了足夠的通道數(shù)。圖形化用戶界面上述硬件接口的功用必然水平上遭到FPGA技巧才能的限定，可是體系的用戶界面正在WindowsPC上運(yùn)轉(zhuǎn)，可以充分利用LabVIEW8.5的特性。利用基于事宜的界面，用戶可以經(jīng)由過程輸入地位向量或高低、擺布跟前后增量式移動(dòng)機(jī)器人，去設(shè)定機(jī)器人終端效應(yīng)器的笛卡爾坐標(biāo)地位跟標(biāo)的目的。然后停止坐標(biāo)變更，計(jì)較出每一個(gè)機(jī)器人樞紐所需的樞紐角。這些數(shù)據(jù)會(huì)反應(yīng)給控制器子VI，從所需跟實(shí)際的樞紐角中計(jì)較出機(jī)電下令旌旗燈號。為了容許門生們正在未來實(shí)現(xiàn)分歧的控制算法，只有模板界說的前面板元件存在，控制器子VI正在每次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皆加載并可以包括隨意率性的邏輯。那十分有用，由于門生們能夠不克不及利用LabVIEW情況下的一切功用，而只能利用短少LabVIEWFPGA跟LabVIEWReal-TImeModule的門生版本。雖然門生版軟件不克不及翻開悉數(shù)的機(jī)器人軟件，但門生們依然可以利用它開辟機(jī)器人控制器，并正在機(jī)器人上停止測試。咱們的“老”機(jī)器人的可靠性是全部名目中的一個(gè)問題，咱們須要一個(gè)機(jī)器人仿真以便咱們正在機(jī)器人維修時(shí)繼承事情。利用LabVIEW3D圖象節(jié)制，咱們創(chuàng)立了機(jī)器人的表示原理圖。利用圖形化用戶界面，用戶可以得悉軟件是不是正確默示了以后機(jī)器人的地位。當(dāng)可視化與理想沒有合乎時(shí)，用戶可將機(jī)器人送到啟動(dòng)原點(diǎn)，并按下按鈕重新啟動(dòng)軟件。論斷利用CompactRIO跟LabVIEW，咱們可以正在同一個(gè)編程情況中，從零開始構(gòu)建完全的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)跟控制系統(tǒng)。借助于CompactRIO控制器的易用性，利用高科技的FPGA技巧去叫醒咱們的“古玩”機(jī)器人的確易如反掌。作為本科生的我，應(yīng)用不到九個(gè)月的兼職名目事情，便開辟出了包羅軟件跟硬件的全部體系。
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