通用开关机器人检测平台的研究
Study on Robot Detection Platform for General Purpose Switches
针对我国开关检测中自动化程度低、检测手段落后、检测项目单一等问题,并结合开关检测中不同的运动控制、力控制等需求,论文提出了基于IPC和Turbo PMAC的双CPU开放式控制平台,用于开关的检测,以满足开关样式、功能日趋多样化的需求.平台由3套4自由度检测机器人组成,不仅适用于通用开关的检测,而且具有相应的开放性,能够被快速地重新配置、扩充,真正实现开关检测的开放性功能.论文首先针对检测机器人的设计指标和开关检测的工作特点,设计了4自由度直角坐标型检测机器人.设计过程中,对重要机械结构及伺服电机进行了计算、校核和选用,确保了机械传动部件的精度和刚度.并根据通用开关的外形特征设计了2套通用开关夹具及多套开关检测末端执行器.在此基础上建立了开关检测机器人运动学方程和雅克比矩阵.接着论文对平台控制系统的硬件结构和主要部件进行了分析说明,完成开放式控制系统的硬件选型及相关电路的设计.其次,平台控制系统采用"IPC+Turbo PMAC"的开放式运动控制结构.以工控机平台为基础,Turbo PMAC为运动控制核心.其中Turbo PMAC实现PLC逻辑控制及运动控制等实时控制;IPC负责诸如人机界面管理、代码编辑等非实时性任务.论文详细介绍了TurboPMAC的软件构成以及开关检测所需的PLC控制和运动控制在Turbo PMAC上的具体实现,并实现了控制面板功能、手轮功能及软件抗干扰功能.软件中,采用了在线示教模式与离线编程模式来实现通用开关的检测,检测过程中能够实时获取运动轴状态及外部采集信息.最后,论文对当前流行的伺服系统控制进行了研究,确定了检测平台的伺服控制方式.得到Turbo PMAC位置伺服模型;采用复合PID控制策略,使系统获取良好的运动性能,并利用PMAC Tuning Pro软件完成了PID增益调整.最后利用实验数据验证本平台的实用性和可行性.
- 作者：
- 尤跃东
- 学位授予单位：
- 上海交通大学
- 专业名称：
- 机械电子工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 殷跃红
- 中图分类号：
- TP242
- 关键词：
- 开关检测；机器人；开放式控制系统；Turbo PMAC；伺服控制系统
- Switches detection；Robot；Open control system；Turbo PMAC；Servo control system