BAHR直角坐标机器人在撑杆跳升降架项目上的应用

前言：

        2008北京奥运会，为国人提供了机遇的同时，也提出了挑战：我公司根据奥运会的要求，承担了协助开发电动撑杆跳干自动提升机的技术难题。

一、历史回顾：

1，在我国以往使用的撑杆跳横杆升降多是靠手动完成的，因为运动的不稳定，经常在提升的过程中使横杆脱落，不得不重新安装横杆，效率很低，而且影响运动员的情绪。

2，运动员因为步伐的不同，常要求横杆能够在空中前后移动，使自己的成绩最好，但传统的手工机构，无法实现要求。

3，传统的手工提升动作，无法实现灵活、准确的运动定位，必须配合一个激光测距设备来确定横杆高度。

二，具体问题的提出：将一根6米长的横杆从地面提升到空中，具体要求如下：

1，垂直提升高度6000mm，水平调整行程800mm(±400mm),

2，运动速度要尽可能快，以缩短定位，提升速度不小于500mm/s,水平调整时间不大于2秒。

3，定位要准确：定位精度：1mm

4，运动平稳，跳杆不能因为运动机构的抖动而从空中脱落。

5，跳杆机构要有足够的强度，能够承担运动员砸杆的冲击。

6，跳杆机构要有足够的刚性，每个运动环节的连接必须为刚性连接，不能有任何用于减震的机构在里面。

7，横杆与提升机的接触为水平光滑，只要运动员有一点点接触，横杆必须从空中脱落下来，以保证比赛的公正。

8，整个运动提升机室外使用，防高温，防大雨。

 
三、问题分析：

        单就8种要求中的任何一点，实现起来都不难，但同时满足，从而设计出一台高性能的设备，决非易事。我公司为此成立了技术小组，并与兄弟单位合作，用了三个月时间，设计并制造出了该台设备。

我们将整个项目分成了三大部分：

1、提升架的安装及固定；

2、垂直升降运动，水平调整运动机构；

3、整机的运动控制及防护。

本文重点讲述运动机构及控制。

        经过计算，我们决定选择德国BAHR公司的定位系统QLZ60位垂直升降定位系统，运动行程5700mm；选择德国BAHR公司的定位系统MR28轨道及EGK40位水平调整定位系统，运动行程800mm；选择伺服电机作为定位驱动源；PLC 为上位控制机；触摸屏为人机交换界面。

一、定位系统

驱动元件——电机驱动系统

直线定位单元（系统）之所以能够实现精确的运动定位，是由电机驱动系统决定的。

六，直角坐标机器人的灵魂——控制器

        为实现机器人的灵活多变的运动功能、迅速的反应处理功能，机器人必须要有一个大脑——控制器。
控制器的功能是指令源，它可以根据编号的程序时时发出控制指令、时刻接受反馈信号、时刻判断处理信息。

根据功能的不同，控制器可以有很多种：

1， 工控机与运动控制卡的组合：运动控制卡借用计算机的资源，利用自身的运动控制功能实现控制

2， 脱机运动控制卡：借用计算机编好程序，可将程序自我存储，脱机运行。

3， PLC-借用计算机编好程序，可将程序自我存储，脱机运行。

4， 专用控制器。

七，直角坐标机器人的终端设备——操作工具

        直角坐标机器人的终端设备应用途不同，可以装配各种各样的操作工具：
如焊接机器人的终端操作工具是焊枪：码垛机器人终端操作工具是抓手；涂胶（点胶）机器人终端操作工具是胶枪、检测（监测）机器人终端操作工具是相机或激光。
有些工作复杂的工作，单一操作工具不能完成，需要安装两个或以上操作工具才可以。如对于非固定轨迹运动物体的抓取除需要机械抓手外，还需要一个相机，时刻跟踪计算物体的空间位置。