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数控木工雕刻机机器人的控制系统

数控木工雕刻机的雕刻机器人的控制系统是一个多变量非线性、强耦合的控制系统,其动力学方程的建立与计算需要花费大量的时间,这使得机器人的实时控制变得较为困难,为了提高机器人控制系统的运行速度和处理能力,对该系统采用分层递阶智能控制模式。如图1所示:

图 1  数控木工雕刻机机器人控制系统层次结构框图

数控木工雕刻机的雕刻机器人的高层控制采用高性能的微型计算机Pentium586实现,主要任务有两个:一是负责系统初始化、人机交互、系统诊断和错误报告、组织管理,完成机器人的路径规划,并将机器人末端执行器笛卡尔坐标转换为关节坐标,向各关节控制器(单片机)发出控制指令,并将运算出的各关节运动信息数据送到公用RAM中,同时接收各关节控制器(单片机)返回的反馈数据为下一步控制提供依据,这是普通机器人所共有的;二是完成雕刻图像或图形的模式识别,提取雕刻风格和特征,这是数控木工雕刻机雕刻机器人所特有的。各关节的伺服控制选用8098单片机,该级单片机主要完成接收主机发给的位置运动控制指令,完成关节的轨迹插补,负责数控木工雕刻机的雕刻机器人具体运动的动作的实施,并接收关节运动数据,对关节伺服系统进行实时控制。5块单片机控制器的硬件结构完全一样,可以实现整体系统的通用化、标准化、模块化,增加系统内部的可互换性,并且可以实现在某种程度上的冗余,提高系统的可靠性主机与五片单片机之间,通过公用RAM来互通数据和控制命令。数控木工雕刻机的雕刻机器人的控制系统的硬件结构如图2所示,其中设置截流保护电路和延时保护电路是为了提高系统工作的可靠性。

图 2  数控木工雕刻机机器人控制系统硬件结构图

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