基于ePLC的工业机器人关键技术研究

【摘要】直角坐标机器人作为工业机器人重要分支，以其高精度，强负载，寿命长等特点，被广泛用于精密加工、工业自动化以及新兴的3D打印等领域。工业机器人的技术研究主要集中在轨迹规划，运动学分析，误差补偿三个方面。现有控制器有三种形式：基于单片机的运动控制器，基于PC的运动控制器，基于PLC的运动控制模块。课题提出一种基于ePLC（embeddedPLC或者expendPLC）并引入CAD在线编程技术的控制系统，实现对工业机器人的控制。该系统将原有梯形图开发方式中的路径规划和参数的调整剥离出来在CAD中完成。ePLC支持CASS开发平台，具有硬件可定制，功能可扩展的特点。CAD软件格式多样，课题选用PLT格作为轨迹载体文件。课题使用三个软件平台。AutoCAD中完成轨迹的规划。CASS梯形图开发平台完成功能块程序的开发。HPGL程序编译器完成PLT格式文件到目标文件的编译。HPGL程序编译器具有编辑、编译、下载、编译错误提示等功能。硬件采用自主研发的CASS-EPLC70A型ePLC。在ePLC中引入HPGL语言，需要完成3部分工作：接口设计、线程分配以及驱动设计。1）接口设计包括三部分内容：编译、内存分配、程序下载。编译过程即将HPGL程序转化为与功能块程序一一对应的目标文件。内存的分配指FLASH和RAM的分配，实现HPGL程序、梯形图程序以及引擎相互之间的协调以及确保数据间的安全性。程序下载方式分为调试模式和发布模式。2）线程分配根据三级线程抢占式调度算法特点，对功能块程序、HPGL程序执行控制算法以及紧急任务进行不同级别线程配置。3）驱动设计包括HPGL指令结构表的设计、功能块程序设计、HPGL程序执行控制算法设计。课题的可行性，在龙门式直角坐标机器人上进行验证。对直线、矩形、圆和螺旋线，以及非规则轨迹的执行情况进行数据分析。实验结果中存在一些问题有待改善，但是每一次的执行轨迹都良好拟合了CAD中的绘制轨迹，验证了ePLC中融入CAD技术的可行性。
【作者】孙丹枫；
【导师】包健；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，计算机系统结构，2014，硕士
【关键词】ePLC；HPGL；直角坐标机器人；梯形图；运动控制；

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