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开源三轴机械臂系统

开源三轴机械臂系统(拟人臂)-电子游戏登录

文字: 手机页面二维码 2020/3/30     浏览次数:    

产品概述

开源三轴协作机械臂系统(拟人臂 型号:rocr3)是基于tms320f28335 dspmatlab/simulink开发的教科研平台。其由机械臂本体(3个机械臂关节及其连杆和底座)、控制系统、上位机和稳压电源组成。每个机械臂关节由谐波减速机、力矩电机、高精度绝对值编码器、高精度增量式光电编码器和伺服驱动器组成。该机械臂系统使用全自主研发的关节驱动器及运动控制器,为教学和科研提供优越的开放性支撑。

该系统控制算法源代码开源,提供丰富的运动学、动力学控制实验以及伺服电机控制实验案例,如正逆运动学实验、单双关节pid动力学算法实验、单关节自适应控制算法实验以及单双关节零力拖动实验等。该系统既可以作为自动化专业、机器人专业、机械电子专业、智能制造专业、机械工程专业中相关如《机器人学导论》、《机器人控制技术》、《计算机控制技术》、《电机与伺服控制》、《机器人伺服驱动技术》、《机器人机电一体化技术》、《机器人操作系统》 等课程的配套实验实践平台,又可以作为相关专业和课程的运动学、动力学及伺服驱动算法的科研平台。

 

产品特点

1. 伺服性能优良,重复定位精度高,机械臂易于安装,使用便利。

2. 工业产品化的设计,工业机械臂产品标准。

3. 控制器采用matlab/simulink软件进行编程,用户可以更好更快地研究控制算法,并可以实现更高级的控制算法。

4. 控制器采用can总线通讯,控制周期可以短到1.5ms

5. 提供交流伺服驱动器的电流、速度、位置三闭环的伺服控制方法、以及梯形加减速、can总线通讯等运动控制算法。

6. 可进行零力拖动等高级动力学算法和机器人关键技术的开发。


开发概图

 

开发流程图


 

sinulink模型图


适配教材

《运动控制》

《机器人学导论》

《现代控制理论》

《机器人控制技术》

《计算机控制技术》

《电机与伺服控制》

《机器人操作系统》

《机器人技术基础》

matlab建模与仿真》

《机器人伺服驱动技术》

《机器人机电一体化技术》


实验内容

(一)《机器人学》相关实验

机械臂运动学控制实验

1.机器人机械结构认知实验

2.驱动和控制系统认知实验

3.运动学基本知识实验

4.坐标系和dh参数设定

5.正运动学分析实验

6.逆运动学分析实验

7.正逆实时控制实验

机械臂动力学控制实验

1.单关节pid算法正弦曲线跟踪实验

2.双关节pid算法正弦曲线跟踪实验

3.单关节自适应控制算法正弦曲线跟踪实验

4.单关节零力拖动实验

5.双关节零力拖动实验

机械臂伺服电机和驱动器实验

1.can总线通讯实验

2.单关节转矩控制实验

3.单关节ptp控制实验

4.单关节pt控制实验

(二)现代控制理论/智能控制相关实验

现代控制理论实验

1.控制系统状态变量认知实验

2.动力学建模控制实验

3.pid控制算法正弦曲线跟踪实验

智能控制理论

1.单关节pid智能算法正弦曲线跟踪控制实验

2.双关节pid智能算法正弦曲线跟踪控制实验

3.单关节自适应控制算法正弦跟踪控制实验

4.单关节零力拖动智能控制实验

5.双关节零力拖动智能控制实验


性能指标

设备名称

主要技术参数指标

机械臂本体

供电电压

dc48v

额定功率

小于150w(一般工况下)

工作半径

500mm

高度

643mm

重量

6kg

末端负载

1kg

重复定位精度

±0.02mm

防护等级

ip54

iso洁净室等级

6

噪声

小于60db

安装位置

任意角度

运行范围&最大速度

基座(1轴)

±179°& 148°/s

肩部(2轴)

±146°& 148°/s

肘部(3轴)

±146°& 148°/s

关节模组

型号

rjs14

减速器速比

101

转动精度

2arcmin

电机极对数

6

电机额定功率

117w

电机额定电压

48v

电机额定电流

4.5a

电机额定转速

3500rpm

电机额定转矩

0.32nm

电机转矩常数

0.069nm/a

反电动势系数

4.3v/krpm

关节重量

1.75kg

关节直径

90mm

关节高度

100mm

关节长度

128mm

许用负载转矩

28nm

平均负载转矩

13.5nm

最大瞬时转矩

54nm

额定转速

30rpm

最大转速

35rpm

增量编码器

20000p/r

绝对值编码器

17bit

伺服驱动器

供电电压

dc20v-56v

输出电流

rjs14:持续4a,峰值6a

rjs20:持续10a,峰值14a

控制方式

串口、can总线

异常保护

欠压、过压、过载、过流、堵转、编码器异常

编码器

增量式光电编码器、霍尔、biss绝对式

电磁抱闸电压

dc48v

制动电阻

需在电源处外接

冷却方式

自然冷却或外加散热器

防护等级

ip54(驱动板带外壳、散热板)

位置精度

±2p(空载)、±15p(带负载)

速度精度

±5rpm@1000rpm

使用场合

无粉尘、油雾及腐蚀性气体

工作温度

-10~50

保存温度

-20~80

工作湿度

40%~90%rh

振动

最大5.9m/s2

重量

0.1kg

控制器

处理器

tms320f28335

处理器主频

150mhz

io输入输出

3通道

ad输入(定制)

16通道,0~3v,12位,转换时间250ns

6通道,-10v~10v,16位,转换时间3.1us

da输出(定制)

4通道,-10v~10v,16位,建立时间10us

视觉接口

支持rs232或rs485接口

编码器(定制)

支持2通道的数字增量式、32位计数、最大输入频率20mhz

通讯接口

sci、rs485、can2.0a

稳压电源

型号

kg-6010

输入电压

ac220v±10% 50hz

工作温度

-10~40℃ 相对湿度<80%

存储温度

-10~40℃ 相对湿度<90%

输出电压

0-60v

输出电流

0-10a

稳压状态

电压稳定度≦0.5% 负载稳定度≦0.5%

稳流状态

电压稳定度≦0.5% 负载稳定度≦0.5%

保护方式

限流保护、过温保护

显示精度

电压/电流 3led ±1%  ±字

显示分辨率

电压0.1v 电流0.1a

保险丝

7a

外形尺寸

357() x 198() x 110()

上位机

数据采集(仅教研)

可指定采集的数据;每关节3路共18路数据

控制

控制机械臂的关节角度、末端坐标

显示

显示机械臂的关节角度、末端坐标及数据波形

示教

可以设定10个点,然后重复这些运动

86-0551-65887808
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