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奥格斯堡大学:模块化柔性电缆机器人的控制

発行元: 2019年02月27日

奥格斯堡大学控制工程系主任正在开发模块化电缆机器人(MoCaRo)。在未来,它将作为一个灵活的处理系统,可以快速安装在生产设施上,但它仍然保持高度动态,并且十分精确。这就需要基于并联运动学动力学模型的新的标定和控制算法。

演示器上的自由运动

带有机器人的演示器悬挂在两侧。

演示器由铝型材组成,电缆向上拉紧,可以移动室内的末端执行器。电缆由电缆卷筒和偏转滑轮引导。

在演示器中,机器人在边长2.5米的立方体内自由移动。

机器人的工作区域由边长为2.5米的立方体组成。绳索由Beckhoff伺服电机驱动。

通过EtherCAT控制

SCALEXIO LabBox(如下图)用作SCALEXIO系统。它包括带EtherCAT接口的SCALEXIO Fieldbus Solution和用于信号调理的DS6101 Multi-I/O Board。SCALEXIO Processing Unit(顶部)是一个外部的、强大的计算单元。

移动机器人的电机通过dSPACE SCALEXIO系统的EtherCAT接口进行控制。通过在SCALEXIO系统中使用EtherCAT主机,可以实时控制伺服电机以及数字和模拟输入和输出。为了在微米范围内实现对电缆的实时控制,需要对每台电机的32位编码器信号进行评估,并根据转矩控制电机。

灵活的工具链

控制器模型是在MATLAB®/Simulink®中开发的。在dSPACE ControlDesk中对控制结果进行评估和可视化。此外,可以通过XIL API接口自动记录测量值,例如,通过脚本在MATLAB®中设置电缆长度或测量末端效应器位置。软硬件的顺利交互保证了快速的控制原型开发。可以将Simulink®模型中的调整加载到系统中,并在单击按钮时执行。通过使用ControlDesk进行评估可以调整Simulink®模型。此外,还可以灵活地将其他基于总线的硬件组件添加到系统中,以响应新的开发任务。

通过将轻型绳索机器人嵌入到基于SCALEXIO实时系统的主动传感器和控制系统中,MoCaRo提供了一个精确、动态且易于扩展的整体系统。

M. Sc.Marcus Hamann正在德国奥格斯堡大学软件与系统工程研究所的控制工程系研究机器人控制器的开发。

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