基于PLC技術的電子氣動機器人自動化控制方法

付衍斌 趙軍

摘要：近幾十年來，隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，以及自動化控制、工業(yè)制造、機器人形態(tài)學等方面技術的不斷進步，機器人在人類社會中扮演著越來越重要的角色.機器人的足跡已經(jīng)從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、航空航天等領域，逐漸延伸到醫(yī)療、教育、服務、生活、娛樂等更貼近人類生活的新領域。本文對基于PLC技術的電子氣動機器人自動化控制方法進行分析，以供參考。

關鍵詞：PLC技術;電子氣動機器人;自動化控制

引言

現(xiàn)如今機器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療、航天等領域的作用越發(fā)突出。相比輪式或履帶式機器人，氣動機器人具有質(zhì)量輕、柔順性好、靈活度高等特點一直備受各國研究者的青睞。氣動柔性關節(jié)作為一種氣壓控制的的裝置，拓展了氣壓驅(qū)動方式在地面移動的足式機器人中的應用。

1PLC技術的優(yōu)點

新時期，隨著現(xiàn)代信息技術的快速發(fā)展，PLC技術也逐漸朝著信息化的方向發(fā)展。在電氣工程及其自動化控制中，PLC技術可以做到信息技術、電氣工程自動化控制技術、大數(shù)據(jù)技術的良好結合，實現(xiàn)了對電氣工程及其自動化控制技術的完善、優(yōu)化，促進了我國電氣工程自動化控制水平的提高。具體來說，PLC技術的優(yōu)勢主要在于：（1）PLC技術能很好地滿足電氣工程自動化的各種需求，并且能規(guī)范電氣工程自動化控制系統(tǒng)中的各種邏輯處理關系，完善了相關數(shù)據(jù)信息。（2）PLC技術在應用中可以持續(xù)升級、優(yōu)化，當前PLC技術已經(jīng)與大數(shù)據(jù)技術很好地融合起來，保證了整個工作的穩(wěn)定性。此外，PLC技術本身的邏輯性比較強，能顯著降低工作難度、縮短工作周期，促進了電氣工程生產(chǎn)效率的提升。

2氣動機器人步態(tài)規(guī)劃

自然界中的六足類的昆蟲在行走時，并非6足同時運動，而是把3對足分作兩個三英尺的組以三角形支撐的形式交替出現(xiàn)。聚集是指在六英尺的前、后和左方向聚集不相鄰的腳，以便同一組中的三英尺可以形成三角形。此外觀稱為三角形外觀。外貌穩(wěn)定，走路快。本文采用三角步態(tài)方法規(guī)劃機器人未來的步態(tài)。步驟1（a）：組a的腿沿軸延伸，組b的腿遠離地面。步驟2（b）：a組的腿保持不變，b組的腿向前彎曲。步驟3（c）：a組腿部向后彎曲，b組腿部下降。步驟4（d）：a組腿部懸置，b組腿部伸展。步驟5（e）：a組的腿向前彎曲，b組的腿保持不變。步驟6（f）：a組腿部下降，b組腿部向后彎曲。步驟7（g）：延長a組腿部和保持b組腿部。

3基于PLC技術的電子氣動機器人自動化控制方法

氣動機器人視覺點轉(zhuǎn)換，在氣動機器人運動模型的建立基礎上，為了保證能夠在控制過程中精準對目標點定位，氣動機器人需要配備可以隨之移動的攝像頭。通過攝像頭對目標點進行拍照，在控制過程中形成一個機器人內(nèi)部的虛擬空間，這個虛擬空間能夠模擬出機器人自身和目標點的具體位置，在計算的過程中，機器人要改變虛擬裝配環(huán)境中的視點位置來控制成像的部分，以此來觀察機器人運動過程中與目標點的位置交互。當攝像機隨著機器人一同運動時，對于投影中心和窗口中心的參數(shù)進行設置，就能夠在坐標系中進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)視覺點的轉(zhuǎn)換，對于機器人的定位就更加精準，從一定程度上減少控制誤差。經(jīng)過以上流程搭建的虛擬環(huán)境中，通過機器人的視覺點拾取計算出機器人機械手臂與目標點的距離，并通過反饋實現(xiàn)虛擬場景中機器人與目標點之間的交互來實現(xiàn)目標點的精準定位。

4方法測試

利用實時以太網(wǎng)總線作為控制過程中的信息傳輸網(wǎng)絡，且相關的應用層遵循的是CANopen標準。除了上圖所示的儀器外，還增加了六維力傳感器模塊，對于機器人運動過程中的數(shù)據(jù)讀取的平均速率能夠達到1kHz。在控制方法的測試過程中，首先需要設置8ms作為PLC技術的任務周期，再次讀取任務與數(shù)據(jù)，反復循環(huán)該控制流程，以此來實現(xiàn)機器人的控制。在機器人控制實驗中，設置機器人在控制任務中所持的精細工具為螺栓，目的是將所持螺栓準確放置于插孔目標板材提前預置的空中。運動過程中要將PLC控制器中所帶的非實時通信接口初始化，啟動控制狀態(tài)后，控制機器人手臂以預先規(guī)劃好的路線和速度移動到示教盒所示的拍照位置，并啟

動實時拍照，將拍照得到的圖像傳輸至PC段，利用PC端的機器視覺處理軟件建立出虛擬空間模型，機器人在移動過程中能夠在虛擬空間與目標點進行交互，得到與目標點距離的實時反饋?？刂茩C器人移動到目標所示的位姿，并在目標插孔的位姿Z軸設置150mm的移動分量，在到達目標點之后，啟動并激活實時任務接口，解除任務阻塞，即完成螺栓插口。當螺栓插孔結束之后，機器人直線離開插孔，返回到原始的位置。

5氣動軟體機器人發(fā)展趨勢

5.1自感知

軟件機器人只有充分意識到自身及其環(huán)境，才能更有效和高效地完成任務，因此自我認知是未來軟件機器人的一個關鍵屬性，包括感知自身狀態(tài)（如變形、力量）和外部環(huán)境（如傳統(tǒng)傳感器變得難以滿足-我...。但是，隨著新材料、柔性電子、制造技術和設計方法的發(fā)展，近年來對柔性傳感器進行了許多研究，大大促進了軟件機器人的發(fā)展-我...。這些傳感器可分為若干類：電阻、電容器、電磁、電子、光學等。下文將從原理角度介紹氣動軟件機器人的自傳技術。彈性型傳感器是基于電導率或壓敏性的柔性材料。彈性材料包括基于導電載荷的柔性復合材料（例如納米粒子、電線或金屬或碳塊）、導電聚合物材料、導電織物、導電凝膠或?qū)щ娨后w（例如液態(tài)金屬或離子液體）。其中，基于傳導載荷的柔性復合材料在受約束或變形時不僅會改變幾何結構。它們的電阻率也可能發(fā)生變化，因此經(jīng)常用作變形或應力傳感器中的壓敏材料。雖然納米復合材料和導電聚合物材料的機械和電氣特性可以調(diào)整，但它們需要材料合成技能。導電液體傳感器采用簡單的封裝工藝，但需要較高的封裝工藝來避免泄漏問題。此外，導電液體傳感器在長期使用時應避免出現(xiàn)液體降解問題（例如液體金屬氧化、離子液體溶劑蒸發(fā)或溶液電離）。

5.2可變剛度

雖然軟件機器人固有的靈活性和靈活性使它們能夠更好地適應環(huán)境和任務，但當它們需要產(chǎn)生更大的力或承受更大的外部載荷或干涉時，它們會由于結構剛度較低而產(chǎn)生無法預測或控制的復雜變形，從而降低了它們的能力在野外，大象鼻子、章魚觸角和動物舌頭等生物組織不僅靈活多變并且能有良好的裝卸能力，神秘在于它們的剛性“靜力骨架”。研究人員通過模仿生物“靜力骨架”剛度的特性設計軟件機器人，使他們不僅能夠利用自己的靈活性與外界進行靈活和安全的互動，而且在必要時還能通過增加結構剛度大大提高力的傳遞水平，從而提高.

結束語

當前我國關于PLC技術的應用還處于初級階段，在各個方面依舊存在一些不足，所以在實踐中，還需要進一步加大對PLC技術的研究，促使其可以更加高效地應用到電氣工程及其自動化控制中，促進行業(yè)發(fā)展。

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