关键词：控制系统;;多轴协同;;电子凸轮;;手工地毯;;速度自适应
摘 要：随着人们生活水平的提高,对美化家居环境的夙求也越来越强烈。手工地毯是一种高档地面铺装材料,展览厅、酒店、会馆等高档场所,以及家居等对手工地毯的需求量居高不下。目前我国已经成为一个手工地毯的生产和消费大国,且手工地毯市场还有很大的发展空间。针对传统手工地毯生产方式的生产周期长、成本高、劳动强度大、加工过程不利于环保等缺点,不少企业应用自动枪刺植绒机生产手工地毯。但是目前大多数自动化植绒机是对传统的刺枪进行改造,在加工过程中存在针头和基布互相干涉耦合导致产品质量差等问题。针对这些不足,本课题从机械结构和控制方法入手,研发了一种新型的手工地毯植绒机器人,论文的主要研究内容和成果有:(1)分析了常见自动化手工地毯植绒机加工过程中的不足,设计了一种新型的“织针-钩刀分离式”植绒机器人的机电系统架构,采用IPC+运动控制卡对机器人进行四轴联动控制,以实现割绒生产。(2)分析了DST格式设计图案的特点,采用不等间距采样法实现了对DST文件的解析并生成植绒机运动控制指令代码,降低了加工轨迹与设计图案的误差;采用三次样条曲线对多轴插补运动速度进行了优化控制,缓解了传统梯形速度曲线中的加速度突变引起的机械冲击。(3)在分析了机器人各轴运动关系的基础上,提出了基于偏差耦合策略的四轴协同控制方式;实现了织针和XY直线插补的电子齿轮运动关系,保证了针距的恒定;分析了钩刀运动方式和切割力的关系,开发了以织针运动为主运动、钩刀运动为辅运动的电子凸轮运动功能,实现了织针与钩刀的协同动作。研发的样机已在企业进行工程验证,实验表明,机器人的各项性能均已达到预期的设计目标,生产的地毯毯面质量较传统的植绒机器人加工的产品有了显著改善,针距和行距比较恒定,且运行稳定性也有所提高,为机器人的应用推广奠定了基础。
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