并联机械手控制系统设计
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枞
图 ２ 控 制 系统 结 构 图
动 。平动 盘 中 心有 电磁 铁 ， 用 ＮＪ 运 动 控 制 器 控 制 电 磁铁 电源 的 通断 ， 实 现 对 小 铁 片 拿 起
ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｏｍｍ ｕ ｎｉ ｃａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏｒ ｍｏ ｔ ｉ ｏｎ ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ， ｒ ｅ ａｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｏ ｕｓ ａ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｔ ｗｏ ａ ｘｉ ｓ ｐ ａｒ ａｌ ｌ ｅ ｌ ｍ ａ ｎｉ ｐｕｌ ａ ｔ ｏ ｒ ， ｉ ｎ ｏｒ ｄｅ ｒ ｔ ｏ ａｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ
主 动 臂 通 过 平衡 杆 调节 带 动 从 动 臂 动 作 ，从 而 控 制 平 动 盘 的移
动控制 ， 是 进 行 大 规 模 复杂 运 动 控 制 的 一 种理 想选 择 。 它 的控 制 系统 是 由 Ｎ Ｊ 运 动 控 制 器 通 过 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ Ａ Ｔ端 口与 两 个 网 络型伺服驱动器通信 ， 从 而 控 制 两 个 伺 服 电 机 工 作 。通过 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｎ ｅ ＶＩ Ｐ 与
ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｏ ｆ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｓ Ｙ ＳＭＡ Ｃ Ｓ Ｔ ＵＤＩ Ｏ， Ｎ Ｊ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ， ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ， ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｅ ｔ
Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｉ ｍｐｒ ｏｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏｆ Ｉ ｎｄｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｅ ｖ ｅｌ ， ｉ ｎｄ ｕｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ ｄｅ ｍａ ｎｄ ｆ ｏｒ ｍ ａ ｎｉ ｐｕ ｌ ａ ｔ ｏｒ ｉ ｓ ｂｅ ｃ ｏｍｉ ｎ ｇ ｂｉ ｇｇｅｒ ａｎ ｄ ｂｉ ｇｇｅ ｒ ． Ｕｓ ｅ Ｏｍ ｒ ｏｎ ＮＪ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅｓ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅｒ ｔ ｏ ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｔ ｗｏ ａ ｘ ｉ ｓ ｐａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｍａ ｎｉ ｐｕｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｃ ｏｍｐｏ ｓ ｅｄ ｏ ｆ
动控制 ， 实现 了两轴 并联机械手 的协调动作 ， 达到特 定运 动轨 迹。该控制 系统具有 响应速 度快、 定位 准确 、 稳 定性 强、 误 差
小、 调 速 方 便 等 特 点 。Ｎ Ｊ控 制 器在 运 动 控 制 方 面表 现 出极 高的 优越 性 。
关键 词 ： Ｓ Ｙ Ｓ Ｍ Ａ Ｃ Ｓ Ｔ Ｕ Ｄ Ｉ Ｏ， Ｎ Ｊ运 动 控 制 器 ， 触摸屏， 并 联 机械 手
摘 要 随 着 工 业 自动 化 水 平 的提 高 ， 工 业 上 对机 械 手 的需 求 量越 来越 大 。应 用 欧姆 龙 Ｎ Ｊ 系列运 动控 制 器设 计 两轴 并联 机 械 手 控 制 系统 。 系统 由 Ｎ Ｊ运 动 控 制 器 、 触摸 屏 、 伺服驱动器 、 伺 服 电机 等 硬 件 组 成 ， Ｎ Ｊ控 制 器通 过 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ Ａ Ｔ网络 通 信进 行 运
ＮＪ ｍｏｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅｒ ， ｔ ｏ ｕ ｃｈ ｐ ａｎ ｅｌ ， ｓ ｅｒ ｖ ｏ ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ， ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｎｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｈ ａｒ ｄｗａ ｒ ｅ ｃｏ ｍｐ ｏｎ ｅｎ ｔ ｓ ， ＮＪ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅｒ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕｇｈ Ｅｔ ｈｅ ｒ ＣＡＴ
并 联机 械 手 控 制 系 统 设 计
并联机械手控制系统设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｍａ ｎ ｉ ｐｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
史金 良 徐 世 许 吴琳 婧 （ 青岛大学 自 动化工程学院， 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ）
触摸屏通信 ， 实 现wenku.baidu.com人 机 交 流。 就 这 样 组 成 了两 轴 并
联 机 械 手控 制 系统 。图 ２
为 控 制 系统 结 构 图 。 １ ． ３ 系统 控 制 要 求
网络型 ｛ Ｒ ８ ８ Ｄ － Ｋ Ｎ ０ １ Ｉ Ｒ ８ ８ Ｄ － Ｋ Ｎ ０ 伺服驱动器 ｊ ４ Ｈ － Ｅ Ｃ Ｔ － Ｚ『ｌ ４ Ｈ ． Ｅ Ｃ Ｔ － Ｚ
传统 的单 轴 伺 服 机 械 手 ，独 立 多 轴伺 服机 械 手 已经 不能 满 足现 代 工 业 的需 求 ，多 轴协 调联 动机 械手 已经 成 为 机械 手发 展 新 的方 向 。本 文 研 制 开 发 的 并联 两轴 机械 手是 一个 封 闭 的运 动 链， 与 串 联 机 械手 开放 的运 动 链 相 比 ， 并 联 机械 手不 易有 动态 误 差， 无 累积 误 差 ， 精 度较高 ， 运 动惯 性 小 ， 结 构紧凑稳定 ， 承 载 能 力大， 工作 空间较小 ， 在需要高刚度 、 高精度 、 大荷重 、 工 作 空 间 精 简 的领 域 内得 到 了 广泛 的应 用 。 １ 并 联 机 械 手 结 构 简 介 １ ． １ 机 械 结 构 此 机 械 手 为 两 自由度 并 联 机 械 手 ，它 的机 动 性 与 人 体 骨 骼 动 作 流 程 相 似 。首 先 ， 伺服电机转动通过减速机使主动臂转动 ，
图 ２ 控 制 系统 结 构 图
动 。平动 盘 中 心有 电磁 铁 ， 用 ＮＪ 运 动 控 制 器 控 制 电 磁铁 电源 的 通断 ， 实 现 对 小 铁 片 拿 起
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主 动 臂 通 过 平衡 杆 调节 带 动 从 动 臂 动 作 ，从 而 控 制 平 动 盘 的移
动控制 ， 是 进 行 大 规 模 复杂 运 动 控 制 的 一 种理 想选 择 。 它 的控 制 系统 是 由 Ｎ Ｊ 运 动 控 制 器 通 过 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ Ａ Ｔ端 口与 两 个 网 络型伺服驱动器通信 ， 从 而 控 制 两 个 伺 服 电 机 工 作 。通过 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｎ ｅ ＶＩ Ｐ 与
ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｏ ｆ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｓ Ｙ ＳＭＡ Ｃ Ｓ Ｔ ＵＤＩ Ｏ， Ｎ Ｊ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ， ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ， ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ
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动控制 ， 实现 了两轴 并联机械手 的协调动作 ， 达到特 定运 动轨 迹。该控制 系统具有 响应速 度快、 定位 准确 、 稳 定性 强、 误 差
小、 调 速 方 便 等 特 点 。Ｎ Ｊ控 制 器在 运 动 控 制 方 面表 现 出极 高的 优越 性 。
关键 词 ： Ｓ Ｙ Ｓ Ｍ Ａ Ｃ Ｓ Ｔ Ｕ Ｄ Ｉ Ｏ， Ｎ Ｊ运 动 控 制 器 ， 触摸屏， 并 联 机械 手
摘 要 随 着 工 业 自动 化 水 平 的提 高 ， 工 业 上 对机 械 手 的需 求 量越 来越 大 。应 用 欧姆 龙 Ｎ Ｊ 系列运 动控 制 器设 计 两轴 并联 机 械 手 控 制 系统 。 系统 由 Ｎ Ｊ运 动 控 制 器 、 触摸 屏 、 伺服驱动器 、 伺 服 电机 等 硬 件 组 成 ， Ｎ Ｊ控 制 器通 过 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ Ａ Ｔ网络 通 信进 行 运
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并 联机 械 手 控 制 系 统 设 计
并联机械手控制系统设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｍａ ｎ ｉ ｐｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
史金 良 徐 世 许 吴琳 婧 （ 青岛大学 自 动化工程学院， 山东 青岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ）
触摸屏通信 ， 实 现wenku.baidu.com人 机 交 流。 就 这 样 组 成 了两 轴 并
联 机 械 手控 制 系统 。图 ２
为 控 制 系统 结 构 图 。 １ ． ３ 系统 控 制 要 求
网络型 ｛ Ｒ ８ ８ Ｄ － Ｋ Ｎ ０ １ Ｉ Ｒ ８ ８ Ｄ － Ｋ Ｎ ０ 伺服驱动器 ｊ ４ Ｈ － Ｅ Ｃ Ｔ － Ｚ『ｌ ４ Ｈ ． Ｅ Ｃ Ｔ － Ｚ
传统 的单 轴 伺 服 机 械 手 ，独 立 多 轴伺 服机 械 手 已经 不能 满 足现 代 工 业 的需 求 ，多 轴协 调联 动机 械手 已经 成 为 机械 手发 展 新 的方 向 。本 文 研 制 开 发 的 并联 两轴 机械 手是 一个 封 闭 的运 动 链， 与 串 联 机 械手 开放 的运 动 链 相 比 ， 并 联 机械 手不 易有 动态 误 差， 无 累积 误 差 ， 精 度较高 ， 运 动惯 性 小 ， 结 构紧凑稳定 ， 承 载 能 力大， 工作 空间较小 ， 在需要高刚度 、 高精度 、 大荷重 、 工 作 空 间 精 简 的领 域 内得 到 了 广泛 的应 用 。 １ 并 联 机 械 手 结 构 简 介 １ ． １ 机 械 结 构 此 机 械 手 为 两 自由度 并 联 机 械 手 ，它 的机 动 性 与 人 体 骨 骼 动 作 流 程 相 似 。首 先 ， 伺服电机转动通过减速机使主动臂转动 ，