基于Sysmac的Delta机械手自动控制系统设计

丁晓玲，赵文启

青岛职业技术学院，山东青岛 266555

基于Sysmac的Delta机械手自动控制系统设计

丁晓玲，赵文启

青岛职业技术学院，山东青岛 266555

介绍了一种基于Sysmac的Delta机械手自动控制系统，以欧姆龙NJ501-1500为控制核心，通过EtherNet/IP与PC机和人机界面连接，通过EtherCAT与伺服驱动器控制器连接，在Sysmac Studio环境中进行软件编程、仿真，实现2轴机械手的并联控制。

Sysmac；并联机械手；伺服驱动

随着机械手技术的不断发展，Delta并联机械手具有运动惯性小、结构紧凑稳定、运行速度快、精度高等优点，广泛应用于医学、食品加工、包装、物流等行业［1］。本文选用的两自由度并联机械手，可以广泛应用于包装行业。

1 机械手控制要求

本系统的并联两自由度机械手由两个伺服电机安装在静基座上，带动主动臂动作，主动臂连接从动臂动作，从而控制动平动盘的移动，机械结构如图1所示。

在机械手允许的范围内，输入目标点坐标，机械手可以运动到指定位置并实现连续往复运动。也可使用点动功能实现上下左右分步运动。当机械手运行超过设置的最大活动范围的时候，机械手不动作，并启动报警程序。

系统运行时，按下启动按钮后，如果检测到I点有物体A，机械手启动将I点物体搬运到II点，搬运完后，机械手回到初始位置，如果检测到有物体B，将I点物体搬运到III点，机械手再回到初始位置，重复此循环动作。机械手运动的某些参数可以灵活设置，I、II、III三点坐标可以在人机界面程序中任意设置。

2 机械手的控制系统设计

欧姆龙NJ控制器是Sysmac自动化平台的核心控制器，产品集成了EtherCAT技术的开放式网络控制器及EtherNET/IP网络的开放式网络信息和通信技术并建立了统一的自动化软件平台Sysmac Studio［2］。

本控制系统选用NJ501-1500为控制核心，PC机和人机界面通过EtherNet/IP与控制器连接，可以实现系统的配置、程序编写、在线仿真和上位机监控；2个伺服驱动器R88D-KN01H-ECT通过EtherCAT与控制器连接，实现2轴伺服电动机的精确定位控制［3］。电气控制原理图，如图2所示。

3 机械手的软件设计

机械手数学模型求解如图3所示，运动控制编程在Sysmac Studio环境中完成。

1）机械手运动过程正解。

根据已知θ1、θ2；Lt、Lb；L1、L2，计算出⊙1、⊙2的圆方程，再平移这2个圆直到交于平动盘的中心点，得出新的方程式。联立这两个方程，计算出（X，Y），程序里根据解的算式编写算法。这样就可以由电机角度得出坐标位置了。添加正解功能块如图4所示。

正解功能块采用分步计算的原理，整合各功能在一个功能块中，包括：（1）根据角度θ1、θ2算出圆心坐标；（2）根据两圆心坐标直接得出平台中心坐标（X，Y）。

TP3

A

1674-6708（2015）147-0145-01

山东省职业教育与成人教育科研“十二五”规划2014年度课题，课题编号：2014zcj051

丁晓玲，讲师，青岛职业技术学院机电一体化技术专业教师，研究方向：PLC控制、智能控制