【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动控制，尤其涉及基于工业机器人的倒立摆通信控制方法。
技术介绍
1、倒立摆是典型的多变量、高阶次、非线性、强耦合、自然不稳定系统。倒立摆系统的稳定控制是控制理论中的典型问题，在倒立摆的控制过程中能有效反映控制理论中的许多关键问题，如非线性问题、鲁棒性问题、随动问题、镇定、跟踪问题等。工程实际中的许多控制问题，如双足机器人行走、平衡车、直升飞机、火箭发射等，均可抽象为倒立摆的控制问题。因此，倒立摆系统作为控制理论教学与科研中典型的物理模型，常被用来检验新的控制理论和算法的正确性及其在实际应用中的有效性。
2、倒立摆实验是自动控制理论研究领域广泛使用的控制算法验证手段，其中常用的倒立摆的结构有直线型、环形、平面型、两轮车型以及跷跷板型。现有倒立摆实验采用的通信控制中存在以下缺陷：
3、一方面，倒立摆上的关键部件动力部分有旋转电机、直线电机、气动执行器等，用工业机器人作为动力部分的研究很少，且使用工业机器人作为动力部分时，需要对工业机器人的控制器进行算法控制，但市面上工业机器人繁多，了解其控制算法存在难度，且各自内部的控制算法又不尽相同，不利于推广教学、培训以及研究。另一方面，现有测量摆杆角度的传感器有角度编码器、线性编码器、电位器、姿态传感器，这些传感器都要用实体线缆连接进行通信，通常都是特制的倒立摆结构，算法比较单一，通用性较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有倒立摆实验平台存在的通信控制缺陷，提供了基于工业机器人的倒立摆通信控
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、提供基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，包括：
4、实时获取摆杆转动角度；
5、通过udp无线通信将转动角度数传输至电脑端的matlab软件进行处理，输出控制参数；
6、通过opc通信将控制参数传输至plc；
7、plc通过modbus通信将控制参数信号发送给工业机器人；
8、工业机器人接收控制参数信号，并通过末端夹具控制摆杆运动至平衡。
9、优选地，基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，通过手机摆杆机构获取摆杆转动角度，其中，手机摆杆机构包括用作摆杆的手机和转轴，所述手机中设有实时获取转动角度的传感器。
10、优选地，基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，所述手机和转轴的一端通过轴承连接，所述转轴的另一端通过机器人末端夹具与所述工业机器人连接。
11、优选地，基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，所述手机中设置有sensorudpapp，所述sensorudp app与所述传感器连接；所述sensorudp app通过用户数据报协议udp与所述matlab软件连接。
12、优选地，基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，所述手机摆杆机构还包括手机壳，所述手机放置在所述手机壳中，所述轴承连接在所述手机壳上。
13、优选地，基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，所述plc的型号为西门子plc1200。
14、优选地，基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，所述工业机器人的型号为华数hsr-jr612。
15、需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。
16、与现有技术相比，本专利技术有益效果是：
17、(1)本专利技术不同于直接对工业机器人的底层控制算法进行开发测试的方式，以工业机器人为动力来源，其plc通过modbus tcp通信间接控制工业机器人实现倒立摆的平衡，不需要去了解各类品牌的工业机器人内部控制算法，只要其能和plc通信，易于推广到其他不同型号的工业机器人，应用范围较广。手机摆杆机构和电脑之间通过无线连接，不需要用实体线缆连接，通用性较高。此外，本方法仅需要在现有设备的基础上增加零件即可完成测试，简单实用。
18、(2)在一个示例中，用智能手机作为摆杆，其中的传感器来测量摆杆的角度，即作为倒立摆中的传感器，通过udp无线通信将摆杆的角度实时传递给matlab，实现摆杆角度的测量，通过matlab软件进行算法控制，实现倒立摆平衡控制。可充分发挥智能手机传感器的优势，提高实验的便捷性和趣味性。同时，利用手机本身作为传感器会让学生兴趣陡增，他们更愿意在玩中学，学中玩，更具有推广性，既能对非线性控制的经典方法进行验证，也能应用在自动控制相关课程，提高学生的实验积极性。
19、(3)在一个示例中，本专利技术使用的硬件是基于华数工业机器人应用编程1+x考核设备，无需购置电机等其他动力源，无需研制机械传递部件，而只需搭配摆杆机械部件，就能构建完整倒立摆硬件系统。科研和教学应用的兼顾，本项目研究的倒立摆实验平台既可以用在控制类课程的实践教学上，也可用在科研人员对控制算法进行验证和改良。
20、(4)在一个示例中，基于工业机器人的倒立摆控制方法在自动控制类实验课程中予以应用，建立了理论教学与工程实际间的桥梁，在培养学生设计、开发和验证控制算法方面有着积极的意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，通过手机摆杆机构获取摆杆转动角度，其中，手机摆杆机构包括用作摆杆的手机和转轴，所述手机中设有实时获取转动角度的传感器。
3.根据权利要求2所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述手机和转轴的一端通过轴承连接，所述转轴的另一端通过机器人末端夹具与所述工业机器人连接。
4.根据权利要求2所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述手机中设置有sensorudp APP，所述sensorudp APP与所述传感器连接；所述sensorudp APP通过用户数据报协议UDP与所述MATLAB软件连接。
5.根据权利要求2所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述手机摆杆机构还包括手机壳，所述手机放置在所述手机壳中，所述轴承连接在所述手机壳上。
6.根据权利要求1所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述PLC的型号为西门子PLC1200
7.根据权利要求1所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述工业机器人的型号为华数HSR-JR612。
...【技术特征摘要】
1.基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，通过手机摆杆机构获取摆杆转动角度，其中，手机摆杆机构包括用作摆杆的手机和转轴，所述手机中设有实时获取转动角度的传感器。
3.根据权利要求2所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述手机和转轴的一端通过轴承连接，所述转轴的另一端通过机器人末端夹具与所述工业机器人连接。
4.根据权利要求2所述的基于工业机器人的倒立摆通信控制方法，其特征在于，所述手机中设置有sensorudp ap...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国进，陈阳，张天源，门延会，李密，
申请(专利权)人：宜宾职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。