一种辅助机械臂控制系统的控制方法技术方案

技术编号:14770449 阅读:123 留言:0更新日期:2017-03-08 14:22
本发明专利技术公开了一种新型辅助机械臂控制系统及其控制方法,包括主操纵杆和主控制器,所述的主控制器的输入端连接模拟量采集模块和数字量采集模块,其输出端设有模拟量输出模块,所述的主操纵杆与模拟量采集模块、数字量采集模块相连,所述的模拟量输出模块输出的模拟量通过伺服放大器放大后传送给多个液压伺服阀,所述的多个液压伺服阀控制辅助机械臂运动,且辅助机械臂的回转油缸上的限位传感器采集的信号反馈给主控制器,辅助机械臂的摆动油缸上的直线位移传感器采集信号反馈给主控制器,主控制其再根据反馈信号对辅助机械臂进行精确控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配网带电作业领域,具体的说,是一种涉及高压带电作业机器人的辅助机械臂控制器及其控制方法,主要用于与机械臂配合使用,完成配电带电作业中的更换横担、变压器等重载作业任务。
技术介绍
为了提高带电作业的自动化水平和安全性,减轻操作人员的劳动强度和强电磁场对操作人员的人身威胁,从80年代起许多国家都先后开展了带电作业机器人的研究,如日本、西班牙、美国、加拿大、法国等国家先后开展了对带电作业机器人的研究。2002年我国也进行了高压带电作业机器人产品化样机的研制。带电作业机器人经过多年的研究与实践,完成了实验室样机的研制,通过大量的现场试验,验证了机器人在配电网带电作业中的需求与价值,同时也验证了研究方案的可行性,设计的合理性。但机器人作业内容较为单一,大都是采用双机械臂主从控制方式,不能涵盖全部配电网带电作业项目,机器人不能在复杂线路环境下开展作业,因此与配电网带电作业的生产实际存在差距。因此需要研制大持重/自重比辅助机械臂,为机器人增加辅助大持重辅助机械臂,从而完成更换横担、变压器等重载作业任务。大持重液压辅助机械臂研究一直也是机器人研究的热点之一,目前国际上通常的工业机器人载荷比在1:10以下。受线路环境及绝缘斗臂车的约束,要求顶部工作台整体重量不能过大,目前一般在500~600Kg。根据研究经验,辅助机械臂应限制在100Kg以内,因此要求辅助机械臂应达到3:1左右的高载荷比,并且保证系统具有足够的刚度,以保证末端控制精度和稳定性。现有的辅助机械臂结构简单,控制方式大都采用液压阀手动控制,不带有位置传感器,所以不能进行位置精确控制。
技术实现思路
解决现有技术存在的不足,本专利技术公开了一种新型辅助机械臂的控制系统及其控制方法,该控制系统采用主从控制方式代替人的手臂完成10kV配电线路更换横担、更换变压器等重载作业任务。为实现上述目的,本专利技术的具体方案如下:大持重液压辅助机械臂的控制系统,包括主操纵杆和主控制器,所述的主控制器的输入端连接模拟量采集模块和数字量采集模块,其输出端设有模拟量输出模块,所述的主操纵杆与模拟量采集模块、数字量采集模块相连,所述的模拟量输出模块输出的模拟量通过伺服放大器放大后传送给多个液压伺服阀,所述的多个液压伺服阀控制辅助机械臂运动,且辅助机械臂的回转油缸上的限位传感器采集的信号反馈给主控制器,辅助机械臂的摆动油缸上的直线位移传感器采集信号反馈给主控制器,主控制其再根据反馈信号对辅助机械臂进行精确控制。进一步的,所述的辅助机械臂,包括底座、大臂、前臂和手爪,在所述的底座上设有一个液压摆动油缸,液压摆动油缸驱动大臂底座在水平面内180度旋转,所述的大臂底座与大臂通过关节II相连,且大臂底座上铰接一个驱动大臂做俯仰运动的俯仰油缸I,所述的大臂的末端通过关节III铰接与其垂直的前臂,所述的前臂在俯仰油缸II的驱动下做俯仰运动;在前臂的末端通过关节IV连接一个手爪。进一步的,所述主操纵杆有X、Y两个运动自由度,能同时进行X、Y方向的运动控制信号输出;主操纵杆X自由度控制辅助机械臂的关节II;主操纵杆Y自由度控制辅助机械臂的关节III,从而确保机械臂末端的水平前后与垂直上下运动。进一步的,所述液压摆动油缸上端与大臂底座连接,所述的摆动油缸能在水平面内0~180度范围内旋转。进一步的,所述大臂底座一端与液压摆动油缸连接,另一端与大臂相连,且俯仰油缸I底座固定在大臂底座上;俯仰油缸I的活塞杆驱动大臂做俯仰运动。进一步的,所述俯仰油缸I带有直线位移传感器I,其通过伺服阀精确控制大臂的俯仰运动。进一步的,所述俯仰油缸II带有直线位移传感器II,其通过伺服阀精确控制前臂的俯仰运动。利用所述的控制系统对辅助机械臂的大臂、前臂的摆动角度的控制方法,如下:主操纵杆的模拟量数据输出作为控制指令输入给主控制器;主控制器控制机械臂运动;机械臂的运动位移通过直线位移传感器反馈给主控制器,直线位移传感器I、直线位移传感器II的采集的数据进入主控制器后经过姿态解析算法计算出伺服阀驱动数据分别驱动伺服阀I、伺服阀II使关节II、关节III运动到角度θ1、θ2,主控制器通过控制伺服阀的流量来控制液压执行器的动作位移,最终实现对机械臂的位置伺服控制。所述的姿态解析算法具体如下:设大臂长度为a1、前臂长度为a2,关节II、关节III的关节轴平行,关节II的旋转角度为θ1;关节III的旋转角度为θ2;以基座为坐标系为{A本文档来自技高网...
一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/14/201610906933.html" title="一种辅助机械臂控制系统的控制方法原文来自X技术">辅助机械臂控制系统的控制方法</a>

【技术保护点】
一种新型辅助机械臂控制系统,其特征在于:包括主操纵杆和主控制器,所述的主控制器的输入端连接模拟量采集模块和数字量采集模块,其输出端设有模拟量输出模块,所述的主操纵杆与模拟量采集模块、数字量采集模块相连,所述的模拟量输出模块输出的模拟量通过伺服放大器放大后传送给多个液压伺服阀,所述的多个液压伺服阀控制辅助机械臂运动,且辅助机械臂的回转油缸上的限位传感器采集的信号反馈给主控制器,辅助机械臂的摆动油缸上的直线位移传感器采集信号反馈给主控制器,主控制其再根据反馈信号对辅助机械臂进行精确控制。

【技术特征摘要】
1.一种新型辅助机械臂控制系统,其特征在于:包括主操纵杆和主控制器,所述的主控制器的输入端连接模拟量采集模块和数字量采集模块,其输出端设有模拟量输出模块,所述的主操纵杆与模拟量采集模块、数字量采集模块相连,所述的模拟量输出模块输出的模拟量通过伺服放大器放大后传送给多个液压伺服阀,所述的多个液压伺服阀控制辅助机械臂运动,且辅助机械臂的回转油缸上的限位传感器采集的信号反馈给主控制器,辅助机械臂的摆动油缸上的直线位移传感器采集信号反馈给主控制器,主控制其再根据反馈信号对辅助机械臂进行精确控制。2.如权利要求1所述的新型辅助机械臂控制系统,其特征在于:所述的辅助机械臂包括底座、大臂、前臂和手爪,在所述的底座上设有一个液压摆动油缸,液压摆动油缸驱动大臂底座在水平面内180度旋转,所述的大臂底座与大臂通过关节II相连,且大臂底座上铰接一个驱动大臂做俯仰运动的俯仰油缸I,所述的大臂的末端通过关节III铰接与其垂直的前臂,所述的前臂在俯仰油缸II的驱动下做俯仰运动;在前臂的末端通过关节IV连接一个手爪。3.如权利要求2所述的新型辅助机械臂控制系统,其特征在于:所述主操纵杆有X、Y两个运动自由度,能同时进行X、Y方向的运动控制信号输出;主操纵杆X自由度控制辅助机械臂的关节II;主操纵杆Y自由度控制辅助机械臂的关节III,从而确保机械臂末端的水平前后与垂直上下运动。4.如权利要求2所述的新型辅助机械臂控制系统,其特征在于:所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵玉良戚晖王海磊阮鹏程刘继志李建祥慕世友李超英傅孟潮左新斌赵金龙韩磊
申请(专利权)人:国网山东省电力公司电力科学研究院山东鲁能智能技术有限公司国家电网公司
类型:发明
国别省市:山东;37

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