BAHR直角坐標(biāo)機(jī)器人在撐桿跳升降架項目上的應(yīng)用

　　前言：
　　
　　2008北京奧運會，為國人提供了機(jī)遇的同時，也提出了挑戰(zhàn)：我公司根據(jù)奧運會的要求，承擔(dān)了協(xié)助開發(fā)電動撐桿跳干自動提升機(jī)的技術(shù)難題。
　　
　　一、歷史回顧：
　　
　　1，在我國以往使用的撐桿跳橫桿升降多是靠手動完成的，因為運動的不穩(wěn)定，經(jīng)常在提升的過程中使橫桿脫落，不得不重新安裝橫桿，效率很低，而且影響運動員的情緒。
　　
　　2，運動員因為步伐的不同，常要求橫桿能夠在空中前后移動，使自己的成績，但傳統(tǒng)的手工機(jī)構(gòu)，無法實現(xiàn)要求。
　　
　　3，傳統(tǒng)的手工提升動作，無法實現(xiàn)靈活、準(zhǔn)確的運動定位，必須配合一個激光測距設(shè)備來確定橫桿高度。
　　
　　二、具體問題的提出：將一根6米長的橫桿從地面提升到空中，具體要求如下：
　　
　　1，垂直提升高度6000mm，水平調(diào)整行程800mm（±400mm）,
　　
　　2，運動速度要盡可能快，以縮短定位，提升速度不小于500mm/s,水平調(diào)整時間不大于2秒。
　　
　　3，定位要準(zhǔn)確：定位精度：1mm
　　
　　4，運動平穩(wěn)，跳桿不能因為運動機(jī)構(gòu)的抖動而從空中脫落。
　　
　　5，跳桿機(jī)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度，能夠承擔(dān)運動員砸桿的沖擊。
　　
　　6，跳桿機(jī)構(gòu)要有足夠的剛性，每個運動環(huán)節(jié)的連接必須為剛性連接，不能有任何用于減震的機(jī)構(gòu)在里面。
　　
　　7，橫桿與提升機(jī)的接觸為水平光滑，只要運動員有一點點接觸，橫桿必須從空中脫落下來，以保證比賽的公正。
　　
　　8，整個運動提升機(jī)室外使用，防高溫，防大雨。
　　
　　三、問題分析：
　　
　　單就8種要求中的任何一點，實現(xiàn)起來都不難，但同時滿足，從而設(shè)計出一臺高性能的設(shè)備，決非易事。我公司為此成立了技術(shù)小組，并與兄弟單位合作，用了三個月時間，設(shè)計并制造出了該臺設(shè)備。
　　
　　我們將整個項目分成了三大部分：
　　
　　1、提升架的安裝及固定；
　　
　　2、垂直升降運動，水平調(diào)整運動機(jī)構(gòu)；
　　
　　3、整機(jī)的運動控制及防護(hù)。
　　
　　本文重點講述運動機(jī)構(gòu)及控制。
　　
　　經(jīng)過計算，我們決定選擇德國BAHR公司的定位系統(tǒng)QLZ60位垂直升降定位系統(tǒng)，運動行程5700mm；選擇德國BAHR公司的定位系統(tǒng)MR28軌道及EGK40位水平調(diào)整定位系統(tǒng)，運動行程800mm；選擇伺服電機(jī)作為定位驅(qū)動源；PLC為上位控制機(jī)；觸摸屏為人機(jī)交換界面。
　　
　　四、定位系統(tǒng)
　　
　　驅(qū)動元件——電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)
　　
　　直線定位單元（系統(tǒng)）之所以能夠?qū)崿F(xiàn)的運動定位，是由電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)決定的。
　　
　　五、直角坐標(biāo)機(jī)器人的靈魂——控制器
　　
　　為實現(xiàn)機(jī)器人的靈活多變的運動功能、迅速的反應(yīng)處理功能，機(jī)器人必須要有一個大腦——控制器。
　　
　　控制器的功能是指令源，它可以根據(jù)編號的程序時時發(fā)出控制指令、時刻接受反饋信號、時刻判斷處理信息。
　　
　　根據(jù)功能的不同，控制器可以有很多種：
　　
　　1，工控機(jī)與運動控制卡的組合：運動控制卡借用計算機(jī)的資源，利用自身的運動控制功能實現(xiàn)控制
　　
　　2，脫機(jī)運動控制卡：借用計算機(jī)編好程序，可將程序自我存儲，脫機(jī)運行。
　　
　　3，PLC-借用計算機(jī)編好程序，可將程序自我存儲，脫機(jī)運行。
　　
　　4，控制器。
　　
　　六、直角坐標(biāo)機(jī)器人的終端設(shè)備——操作工具
　　
　　直角坐標(biāo)機(jī)器人的終端設(shè)備應(yīng)用途不同，可以裝配各種各樣的操作工具：
　　
　　如焊接機(jī)器人的終端操作工具是焊槍：碼垛機(jī)器人終端操作工具是抓手；涂膠（點膠）機(jī)器人終端操作工具是膠槍、檢測（監(jiān)測）機(jī)器人終端操作工具是相機(jī)或激光。
　　
　　有些工作復(fù)雜的工作，單一操作工具不能完成，需要安裝兩個或以上操作工具才可以。如對于非固定軌跡運動物體的抓取除需要機(jī)械抓手外，還需要一個相機(jī)，時刻跟蹤計算物體的空間位置。