之前褥辰，我們分享了MCC800P的應(yīng)用案例《解決方案|AOI自動光學(xué)檢測設(shè)備應(yīng)用》契沫，其中就涉及到scara機械手執(zhí)行結(jié)構(gòu)廉涕。
為什么要選用這類系統(tǒng)方案特掀？如何實現(xiàn)精準控制捐寥？
這次，我們從運動學(xué)算法角度，解析MCC800P控制卡與關(guān)節(jié)型機械手的應(yīng)用優(yōu)勢、控制原理和操作方法兵扬。希望對你有所幫助！
1.
【簡易機械手的應(yīng)用前景】
[Application prospect of simplemanipulator]
人口紅利消失口蝠、人力成本提高器钟，促使工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)部對自動化需求越來越大∶钫幔“安全生產(chǎn)”激勵約束政策傲霸、“智能制造”扶持政策，從外部強力推動工業(yè)生產(chǎn)模式變革眉反。
一些操作簡單昙啄、重復(fù)度高、危險系數(shù)大的工作場合寸五，用“機器”替換“人力”已經(jīng)成為必然趨勢跟衅。
比如典型的上下料工作，現(xiàn)已逐步被機械手等自動化部件代替泳寥。
多關(guān)節(jié)機械手是一種仿“人手”執(zhí)行機構(gòu)，它的應(yīng)用有效促進了生產(chǎn)力發(fā)展撕第。近年來疹神，視覺伺服機械手系統(tǒng)、協(xié)作型機械手系統(tǒng)等高級系統(tǒng)發(fā)展迅猛抓深，是很多企業(yè)的理想生產(chǎn)工具掀尊。
然而，作為機械手系統(tǒng)核心部件的專用控制器斟记，價格始終居高不下玩猿，在一些成本敏感的行業(yè)，不少企業(yè)陷入“想用又不敢用”的窘境盈械，亟需一些經(jīng)濟型方案降低投產(chǎn)成本魄恭。
這也是設(shè)計本套系統(tǒng)的初衷！
2.
【控制原理概述】
Overview of Control Principle
基于MCC800P開放性的特性，在一些對路徑軌跡揣褂，精度要求不高的簡單應(yīng)用場合愤厦，可以由上位機進行軌跡規(guī)劃，然后通過調(diào)用點位或插補指令嘴纺，使控制卡輸出控制指令败晴，進而使執(zhí)行部件運行到目標(biāo)位置。
3.
【運動學(xué)算法】
[Kinematic algorithm]
3.1 什么是運動學(xué)算法栽渴？
運動學(xué)算法是實際電機位置與指尖位置的關(guān)系式尖坤。
運動學(xué)算法分為正運動學(xué)算法和逆運動學(xué)算法兩類，其中正運動學(xué)算法（正解）以電機位置作為輸入計算出指尖位置闲擦，逆運動學(xué)算法（逆解）以指尖位置作為輸入計算出各電機位置慢味。如圖3-1所示
圖 3-1
用戶可以根據(jù)期望的指尖運動目標(biāo)位置和當(dāng)前位置，通過逆運動學(xué)算法計算出實際電機的運動軌跡佛致。
3.2 運動學(xué)算法設(shè)置
1. 線性定義方式：#n->kx：
#n表示第n號電機贮缕，x表示指尖位置，kx表示電機位置俺榆，電機位置與指尖位置僅是線性關(guān)系,它們雖然也包含正逆運動算法感昼，但算法僅僅是：
逆運動學(xué)等式：#1（電機位置）=1000X（指尖坐標(biāo)），
正運動學(xué)等式：X（指尖橫坐標(biāo)）=（1/1000）#n（電機位置）
如果電機位置與指尖位置之間的關(guān)系罐脊，并非簡單的線性關(guān)系,就不能使用這樣的定義方式定嗓。
2. 非線性定義方式：#n->I：
非線性的軸定義需在上位機加入正逆解子程序，來指定電機位置與指尖位置的關(guān)系萎雁。使用正逆運動學(xué)算法之后长恒，計算出各電機的實際輸出，然后按照和點位運動相同的運動規(guī)劃方式來規(guī)劃運動軌跡您眉。
在執(zhí)行運動程序之前北取，應(yīng)先執(zhí)行正運動學(xué)程序，根據(jù)當(dāng)前電機位置確定指尖的初始位置林皇，然后對指尖目標(biāo)位置運行逆運動學(xué)程序計算出各電機的目標(biāo)位置涯翠。
3.3 運動學(xué)公式推導(dǎo)
此處以一個2軸scara機械手（圖3-2）為例進行正逆解公式推導(dǎo)。
圖3-2
指尖以 X/Y 為橫/縱坐標(biāo) A 和 B 為關(guān)節(jié)角度,即實際電機位置妓付，L1=20cm憔吉，L2=15cm。
正解算法：用A滚胎，B表示X肿讽，Y
逆解算法：用X，Y表示A田搏，B
3.4 操作方法及步驟
采用MCC800P控制scara機械手找田，如上圖3-2歌憨，可依次采用以下步驟：
l假定A=0, B=0位置為原點位置，開機后午阵，兩個軸各自回到原點躺孝。
l已知當(dāng)前各電機的實際位置，此時可以用正解算法計算出指尖的位置（L1+L2,0）底桂。
l若下一指尖位置為（m植袍，n），則可以根據(jù)逆運動學(xué)算法計算出角A,B的實際大小籽懦，然后速度規(guī)劃后調(diào)用MCC800P點位運動函數(shù)運行到目標(biāo)位置于个。
重復(fù)執(zhí)行以上步驟即可達到scara的定位目的。
4.方法的不足
本方法適用于對指尖軌跡無明確要求的應(yīng)用場合暮顺，若對指尖軌跡有嚴格要求厅篓，可使用帶有速度前瞻功能的MCC800S運動控制卡。
附
【MCC800P控制卡簡介】
[About MCC800P]
MCC800P由研控科技獨立研發(fā)捶码，是一款基于PCI總線的運動控制卡羽氮，用于控制步進電機和伺服系統(tǒng)。
通過ARM和FPGA進行運動規(guī)劃惫恼，可同時控制1-8軸伺服或步進電機舀美，檢測8路數(shù)字編碼器輸入信號。支持直線垃燃、圓弧插補玉桅，支持梯形、S形加減速的點位運動控制介然，以及運動中變速掷锻、變位置功能。
位置指令可用單路脈沖（脈沖+方向）或雙路脈沖（CW+CCW）方式輸出盗晨；最高脈沖頻率可達4Mhz蔑来，脈沖可以是差分式或單端方式輸出。
MCC800P配套端子板支持多路通用I/O献鬼，支持高速位置鎖存奔沐、高速位置比較輸出，外部總線I/O擴展蜕逾，能滿足用戶的各種控制要求。
產(chǎn)品配套Windows XP及以上版本的動態(tài)鏈接庫竿丙，開放性強挑庶，方便用戶編寫自己的應(yīng)用軟件。同時提供Motion調(diào)試軟件软能，用于演示此卡功能迎捺、測試運動控制卡举畸、電機及驅(qū)動、運動平臺的工作狀況等凳枝。
