学院机电工程学院

专业 机械设计制造及其自动化

(微电子方向) 年级班别2013级(1)班 学号3113000408

学生姓名肖荣锋

指导教师赵翼翔

2016年12月

两连杆平面机器人仿真

摘要 随着计算机技术的发展,在研究机械系统的运动规律时,借助于计算机仿真技术是十分有益的,计算机仿真已日益为人们所重视和应用。本文研究了平面开链式双连杆机器人动力学建模的问题，通过MATLAB 中的Simulink 组件进行仿真,复求解机构运动约束方程,通过积分获得最终的速度或加速度,从而确定机构运动的位置。

关键词 平面两连杆机器人 Simulink 运动学仿真

一、两连杆平面机器人分析

图1 二杆机械臂示意图

二连杆平面机器人系统中有两个输入参数即两个关节处的电机产生的转矩。图 1 是二杆机械臂的示意图。图中 , θ 1 为关节 1 转角 ,θ 2 为关节2 转角 , l1 为杆 1 的长度 , l2为杆 2 的长度 , r1 为关节 1 到杆 1 质心的距离 , r2 为关节 2 到杆 2 质心的距离 , Mpl为负载质量。

1

二、数学建模

2. 1 向量方程的推导

末端坐标

对末端坐标进行积分得到末端速度方程:

其中，将上两式整理并写成如下矩阵

形式(即雅克比矩阵):

其中，

在机器人基础坐标系中的速度与各关节速度间的关系以及手部与外界接触力与对应各关节间的关系可以利用雅克比矩阵来建立[1 ] 。对机械臂末端速度方程(3) 、方程(4) 进行求导得到末端加速度方程如下:

其中，,上述推导出的方程构成了进行动力学仿真的基础,它们表明了有效负荷的加速度与两节点处电动机的角速度和角加速度之间的关系。机械臂质心位置的加速度和关节处的变量之间关系方程如下:

2

2. 2 动力学方程推导

机械臂动力学方程是对机械臂进行仿真的前提,为了得到机械臂的动力学方程, 分别对机械臂两连杆的隔离体进行分析[2 ] 。主要是通过对连杆的力以及力矩进行分析,图2,图4 分别是对机械臂第1 杆、第2杆以及末端受力和力矩分析[3 ] 。

其中,图2 中F01 x 、F21 x分别代表杆1 两端所受x 方向的力, F01 y 、F21 y分别代表杆1 两端所受y 方向的力,M1 为杆1 的质量;图3 中F21 x为杆2 两端所受x 方向的力, F21 y为杆2 两端所受y 方向的力, M2 为杆2 的质量;图4 中F32 x为末端所受x 方向的力, F32 y为末端所受y 方向的力, Mpl为负载的质量;τ1 、τ2 分别为关节1 和关节2 的控制力矩。 由图2 可以推导出机械臂第一杆的运动方程:

3

同理,可推导出机械臂第2 杆和末端的运动方程:

其中, xpl , ypl 分别表示机械臂末端x , y 方向的分量;ω1 ,ω2 表示两

关节角速度;α1 ,α2 表示两关节的角加速度。Ac1 x , Ac1 y分别表示机

械臂第1 杆质心处x 和y方向的加速度; Ac2 x , Ac2 y分别表示机械臂第

2 杆质心处x 和y 方向的加速度; Aplx , Aply分别表示机械臂末端x 和y

方向的加速度。

2. 3 联立约束矩阵方程

将两个关节电机输入转矩作为输入,联立6 个运动约束方程(6) ,方程(10)

和8 个运动学方程(11) ,方程(18) 推导出有14 个变量的约束矩阵方程。

三、二连杆杆机械臂的动力学MATLAB/Simulink 仿真

本仿真实验的内容是连杆1、连杆2质量分别为2.5kg、1.8kg，长度分别为1.0m、0.8m，质

心离杆左端点的距离分别为0.5m、0.1m，转动惯量分别为0.15、0.05，且受摩擦力矩均为2N?m

,,,,0,的二连杆平面机器人，当两关节处的电机输入转矩均为0时，在初始转角分别，处，212

在自身重力的作用下下落，最后到达两个连杆都在一条铅垂线上的位置。

4

1(建立Simulink模型

图5 二杆Simulink 仿真图

2(编写函数文件

5

图7test.m程序图

3(将m文件加入模型，并设置模型初始条件

1) 双击两个函数块(Interpreted Matlab Fcn)，分别添加m文件(robot.m、test.m)，分别设置函数块输出变量数为14和1

2) 设置两个常数源初值为0，两个增益模块初值为2，设置Theta-2、X、Y积分器的初值分别为pi/2、1.0、0.8，其他积分器的初值不需改变，为0 4(运行模型文件

1) 单击模型窗口的Run按钮，运行模型文件，看机器人手臂末端点位移变化 2) 双击如下图3个示波器模块，看机器人手臂转角、以及估算误差的变化 ,,12

5.操作结果

图8末点位置的运动轨迹图

6

图9机连杆1与水平x轴形成的转角位移变化图

图10连杆2与连杆1延长线形成的相对转角的位移变化图

6.数据分析

其上数据点表明了机械臂末端位置随时间变换的规律。曲线图中显示的运动轨迹与我们所想到的让机械臂在自重作用下下降的运动情形相一致。图9 和图10 给出了关节转角θ1和θ2 的转角曲线, 在经过一定的仿真时间后, 机械臂运动趋于稳定后,两关节的转角像设想的一样θ1 变为- π/ 2 ,θ2 变为0 与机械臂在自重下结束态姿相吻合.

7

四、结语

我们得到了一个平面二连杆机械臂动态模型并在Simulink 环境下实现了这个模型。这种模型的仿真是很难在更为一般的环境下实施的,这是因为封闭形式的运动方程是非常复杂的,也是很难精确解答的。另外这种类型的仿真对于了解复杂的多链式机器人操纵装置的动力特性以及在解决对这些系统实施控制过程中遇到的困难时是非常有用的,机械臂运动学模型的建立是研究机械臂轨迹规划和控制策略的前提和基础。

参考文献

[1 ] 孙桓,傅则绍. 机械原理[M] . 4 版. 北京:高等教育出版社,1989 : 60 - 69.

[ 2 ] 加德纳J F. 机构动态仿真[M] . 周进雄,张陵,译. 西安:西安交通 大学出版社,2002 :21.

8

空间二连杆机器人的动力学建模及其动态过程仿真

空间二连杆机器人的动力学建 模

及其动态过程仿真

作者:td

一引言

1. 机器人机械臂的运动学与动力学分析方法

目录

空间二连杆机器人的动力学建模 .................................................................................... 1及其动态过程仿真 . .......................................................................................................... 1作者:td . ...................................................................................................................... 1一引言 .......................................................................................................................... 1 1.1用户界面模块(ADAMS/View) ........................................................................ 4 1.2求解器模块 (ADAMS/Solver) ........................................................................ 5 1.3后处理模块(ADAMS/PostProcessor) ............................................................. 6二.空间二连杆机器人 adams 建模仿真 . ........................................................................... 6 2.1空间二连杆串联机器人 . .................................................................................... 6在 ADAMS 中用长方形连杆模拟机械臂, 对两自由度的机械臂分别进行运动学分析动 力学分析。 ................................................................................................................... 6 2.1.1运动学分析 .................................................................................................... 6 2.1.2运动学分析 .................................................................................................... 9

机器人的运动学和动力学既包含有一般机械的运动学、 动力学内容, 又反映了机器人的

独特内容。 工业机器人的运动学主要讨论了运动学的正问题和逆问题。 假设一个构型已知的 机器人, 即它的所有连杆长度和关节角度 ()1q t , ()2q t , ()3q t … ()n q t , …都是已知的, 其 中 n 为自由度数, 那么计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位姿就称为运动学的正问 题分析。 换言之, 如果已知机器人所有的关节变量, 用正运动学方程就能计算任一瞬间机器 人的位姿。 然而, 如果希望机器人的末端执行器到达一个期望的位姿, 就必须要知道机器人 操作臂每一个连杆的几何参数和所有关节的角矢量 ()12, , T n q q q q =???利用操作臂连杆几何 参数和末端执行器期望的位姿来求解关节角矢量是运动学逆问题。 运动学正问题可以利用齐 次变换法来求解。设 i 杆坐标系相对于基座坐标系的位姿齐次变换矩阵是 b i T ,则

1231b i n n T A A A A A -=?????? ()11-

式中 i A 为 i 杆坐标系相对于 1i -杆坐标系的坐标变换矩阵。 相对于正运动学方程, 机器人逆 运动学方程显得更为重要。 由于按给定末端执行器的位姿求解关节变量是在关节空间中进行 非线性方程的求解, 其中涉及多值性和奇异现象, 因此, 这一逆问题成为机器人运动学中的 一个重要内容。 机器人的控制器将用这些方程来计算关节值, 并以此来运行机器人到达期望 的位姿。机器人逆问题可有多种解法,如逆变换法、旋量代数法、数值迭代法、几何法等, 其中 Jaeobian 矩阵的速算法占有重要的地位。机器人作为多自由度可编程的工作系统,在 运动学中研究的内容还有末端操作器运动规划、 工作空间确定、 位姿精度分析与补偿等。 目 前, 对于一般机器人运动学的逆问题大部分都得到了解决, 但是, 对于有任意结构和有冗余 自由度机器人的运动学逆问题,研究得还不够充分。

机器人操作臂的动力学建模主要是研究各主动关节的驱动力与操作臂运动的关系。 机器

人操作臂是一个十分复杂的动力学系统。 机器人动力学方程的非线性特点和强耦合性使得对 它的研究十分困难和复杂。 目前人们已经提出了许多种动力学建模方法, 分别基于不同的力 学方程和原理。 C . T . Lin , Calafiore 等对 Newton — Euler 动力学建模方法和 Lagrange 方 法在简化递推过程及减少运算次数上做了不少有益的工作; 有些学者从计算机符号代数方向 推导并行算法来进行研究; T . R . Kane 等发展了利用偏速度和广义力建模的 Kane 方程法; 有些学者利用广义 d ’ Alembert 原理来进行建模; 还有人研究用图论进行机器人动力学分析 的方法。其中以 Newton — Euler 动力学建模方法及 d ’ Alembert 建模方法 (或以这两种方法 为基础 ) 应用最为普遍。 Newton — Euler 方法具有递推的形式,非常适合于数值计算,与

Lagrange 方法相比效率要高很多,它是至今最有效、也是使用最广泛的一种方法。但实现 经典控制的动力学实时算法还有待继续研究和改进。 考虑到构件的弹性变形, 近年来, 有限 元法、 结构动力学与多体系统动力学理论相继被引入到机器人动力学的研究中, 并已取得一 些研究成果。 对于关节柔性机器人以及考虑到运动副间隙影响的机器人动力学问题, 目前国 内外研究得还比较少。

2.Simulink 介绍

简介

Simulink 是 MATLAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的 集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造 出复杂的系统。 Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、 灵活等优点,并基于以上优点 Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿 真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 Simulink 。

功能

Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一种基于 MATLAB 的框图设计环境, 是实现动态系统建模、 仿真和分析的一个软件包, 被广泛应用于线性系统、 非线性系统、数 字控制及数字信号处理的建模和仿真中。 Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或 两种混合的采样时间进行建模, 它也支持多速率系统, 也就是系统中的不同部分具有不同的 采样速率。为了创建动态系统模型, Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口 (GUI) , 这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成, 它提供了一种更快捷、 直接明了 的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink 是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种 时变系统,包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统, Simulink 提供了交互 式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。 .

构架在 Simulink 基础之上的其他产品扩展了 Simulink 多领域建模功能, 也提供了用于 设计、 执行、 验证和确认任务的相应工具。 Simulink 与 MATLAB 紧密集成, 可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、 仿真的分析和可视化、 批处理脚本的创建、 建模环境的定制以 及信号参数和测试数据的定义。

特点

具有丰富的可扩充的预定义模块库和交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图;

它以设计功能的层次性来分割模型, 实现了对复杂设计的管理; 通过 Model Explorer 导航、 创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性来生成模型代码 。

它提供 API 用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成并使用 Embedded MATLAB ? 模 块在 Simulink 和嵌入式系统执行中调用 MATLAB 算法。在 Simulink 中可使用定步长或变步 长运行仿真, 根据仿真模式 (Normal,Accelerator,Rapid Accelerator) 来决定以解释性的方 式运行或以编译 C 代码的形式来运行模型。

它具有图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果, 诊断设计的性能和异常行为。 并可访 问 MATLAB 从而对结果进行分析与可视化,定制建模环境,定义信号参数和测试数据。 3.ADAMS 软件简介

ADAMS 是以计算多体系统动力学(Computational Dynamics of Multibody Systems)为 基础, 包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件, 利用它可以建立复杂机械系 统的运动学和动力学模型,其模型可以是刚体的,也可以是柔性体,以及刚柔混合体模型。 如果在产品的概念设计阶段就采取 ADAMS 进行辅助分析,就可以在建造真实的物理样机 之前,对产品进行各种性能测试,达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。

ADAMS 软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库,创建完全参数化的机械系 统几何模型, 其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法, 建立系统动力学 方程,对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析,输出位移、速度、加速度和反作 用力曲线。 ADAMS 软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载 荷以及计算有限元的输入载荷等。

1.1用户界面模块(ADAMS/View)

ADAMS/View是 ADAMS 系列产品的核心模块之一,采用以用户为中心的交互式图形 环境,将图标操作,菜单操作,鼠标点击操作与交互式图形建模,仿真计算,动画显示,优 化设计, X-Y 曲线图处理,结果分析和数据打印等功能集成在一起。

ADAMS/View采用简单的分层方式完成建模工作。采用 Parasolid 内核进行实体建模, 并提供了丰富的零件几何图形库,约束 库和力 /力矩库,并且支持布尔运算,支持 FORTRAN/77和 FORTRAN/90中的函数。 除此之外, 还提供了丰富的位移函数, 速度函数, 加速度函数,接触函数,样条函数,力 /力矩函数,合力 /力矩函数,数据元函数,若干用户 子程序函数以及常量和变量等 [3]。

ADAMS/View模块界面如图 1.1所示。

图 1.1 ADAMS/View界面

1.2求解器模块 (ADAMS/Solver)

ADAMS/Solver是 ADAMS 系列产品的核心模块之一, 是 ADAMS 产品系列中处于心脏 地位的仿真器。 该软件自动形成机械系统模型的动力学方程, 提供静力学, 运动学和动力学 的解算结果。 ADAMS/Solver有各种建模和求解选项,以便精确有效地解决各种工程应用问 题。

ADAMS/Solver可以对刚体和弹性体进行仿真研究。 为了进行有限元分析和控制系统研 究,用户除要求软件输出位移, 速度,加速度和力外,还可要求模块输出用户自己定义的数 据。用户可以通过运动副,运动激励,高副接触,用户定义的子程序等添加不同的约束。用 户同时可求解运动副之间的作用力和反作用力,或施加单点外力。

1.3 后处理模块(ADAMS/PostProcessor)

MDI 公司开发的后处理模块 ADAMS/Postprocessor, 用来处理仿真结果数据, 显示仿真

动画等。既可以在 ADAMS/View环境中运行,也可脱离该环境独立运行。

ADAMS/PostProcessor的主要功能是为观察模型的运动提供了所需的环境, 用户可以向

前,向后播放动画,随时中断播放动画, 而且可以选择最佳观察视角,从而使用户更容易地 完成模型排错任务;为了验证 ADAMS 仿真分析结果数据的有效性,可以输入测试数据, 并测试数据与仿真结果数据进行绘图比较, 还可对数据结果进行数学运算, 对输出进行统计 分析;用户可以对多个模拟结果进行图解比较,选择合理的设计方案;可以帮助用户再现 ADAMS 中的仿真分析结果数据,以提高设计报告的质量;可以改变图表的形式,也可以添 加标题和注释; 可以载入实体动画, 从而加强仿真分析结果数据的表达效果; 还可以实现在 播放三维动画的同时,显示曲线的数据位置,从而可以观察运动与参数变化的对应关系。

二.空间二连杆机器人 adams 建模仿真

2.1 空间二连杆串联机器人

在 ADAMS 中用长方形连杆模拟机械臂,对两自由度的机械臂分别进行运动学

分析动力学分析。

2.1.1 运动学分析

下面是建立模型并对模型进行

设置分析的详细过程。

(1)启动 ADAMS/View,在欢迎对

话框中选择新建模型,模型取名为

Robot_arm, 并将单位设置为 MMKS ,

然后单击 OK 。

(2)打开坐标系窗口。按下

2.1创建连杆设置 2.2 孔设置

F4键,或者单击菜单【 View 】→【 Coordinate Window】后,打开坐标系窗口。 当鼠标在图形区移动时,在坐标窗口中显示了当前鼠标所在位置的坐

(3)创建机械臂关节 1(连杆) 。单击方形杆按钮 ,勾选连杆的长、宽、深 选项,分别将其设置为 50.0cm 、 4.0cm 、 4.0cm ,如图 2.1所示。在图形区单击鼠 标左键,然后将连杆拖至水平位置时,在单击鼠标左键。

(4)在方形杆的右端面打孔。在几何建模工具栏单击打孔按钮 ,将

径 Radius 设置为 1.0cm ,深度设置为 1.0cm ,如图 2.2所示。然后通过

菜单 栏 , 选择 修改工作平面为 YOZ 平面。在图形区模型附近单击鼠标左键, 在与方形杆的 YOZ 平面上单击鼠标左键。然后可以通过【 Edit 】→【 Move 】修改 孔的位置到(500, 0.0, 0.0) ,如图 2.3

所示。

(5)用(3)的方法在关节 1右端孔中

心处创建关节 2,如图 2.4所示。然后通

过【 Edit 】→【 Move 】修改关节 2与方

形杆右端面重合。

2.3孔的位置

(6)如步骤(5) ,在连杆二的左端面

创建 1kg 的球体, 用于模拟机械手抓取

物体的状况。

(

(

2.4 二连杆模型

(7)添

加约束。在关节 1的左端与大地之 间 添 加

转动副,在关节 1与关节 2结合处 添 加 转

动副。 单击工具栏中的旋转副按钮, 并 将 创

建旋转副的选项设置为 2Bod-1Loc 和

Normal Grid,然后在图形区单击关 节 1和大

地,之后需要选择一个作用点,将 鼠 标 移

动到关节 1的 Marker1处出现 center 信息时,

按下鼠标左键后就可以创建旋转 副, 旋转

副的轴垂直于工作栅格。然后用同 样 的 方

法创建关节 1与关节 2之间的旋转 副, 如图 2.5所示。

2.5创建旋转副

2.6 旋转驱动设置

(8) 按同样方法在连杆 2与小球之间添加固 定副 。

(9)添加驱动。在运动副 1(Joint1)和运

动副 2(Joint2)上分别添加旋转驱动。单击 主工具栏的旋转驱动按钮 ,然后在选择上

面创建的旋转副 1,然后在图形区单击鼠标

右键,在快捷菜单中中选择 Modify ,在编辑

对话框中将驱动函数设置为 10d*sin(time),

如图 2.6所示。 用同样的方法在旋转副 2上创建

旋转驱动,并将驱动函数设置为 10d*time*(-1)。

(10) 运行仿真计算。 单击主工具栏的仿真计算

按钮, 将仿真类型设置为 Default , 仿真时间 End

Time 设置为 25,仿真步数 Steps 设置为 500,然 2.7 末端运动轨迹

后单击运行按钮进行仿真计算。

(11)绘制运动轨迹。单击菜单【 Review 】→【 Create Trace Spline】 ,然后选择 小球中心的 Marker 点,再选择关节 1与大地的铰接点,鼠标移动到 Joint1处,单击 鼠标右键,在弹出对话框中选择 ground ,单击 OK 创建运动轨迹,如图 2.7所示。

2.8 后处理模块界面

(12)结果后处理。按下键盘上的 F8键,界面将从 View 模块直接进入到 PostProcess 模块,后处理模块界面如图 2.8所示。

在后处理模块,通过菜单【 View 】→【 Load Animation】可以载入动画。在 仿真动画中可以播放两种动画, 一种是在时间域内进行的运动学和动力学仿真计 算动画; 另一种是在频率域内的, 播放通过现行化或者在震动模块中的计算模型 的振型动画。 单击播放按钮后开始播放动画, 如果在播放同时按下记录按钮 , 在播放动画的同时也将动画保存到动画文件中,动画文件位于 ADAMS 的工作 目录下。

2.9 机械臂末端速度曲线

在后处理模块中,通过菜单【 View 】→【 Load Plot】 ,通过选择相应的选项, 绘制出相应的结果曲线。如果 2.9、 2.10所示,分别绘制出机械臂末端点的速度 曲线和加速度曲线。

2.10 机械臂末端加速度曲线

2.1.2 运动学分析

(1) 创建机械臂模型。按照 2.1.1节的(1) ~(6

)步创建同样的机械臂,

并添加运动副约束。

(2) 添加驱动。与运动分析不同,动力学分析添加的驱动为单分量力矩。 单击工具栏上的单分量力矩选项 ,将选项设置为 Space Fixed、 Normal to Grid和 Constant ,然后勾选 Torque 项并输入 1,然后在图形区单击关节 1,再在其上 单击任何一点。用同样的方法添加关节 2的驱动,并将其值设置为 -2,如图 2.11所示。

(3) 运动学计算仿真。 单击

菜单【 Simulate 】→【 Iteractive

Controls 】 ,打开交互式仿真控制

对话框,在对话框中将仿真时间

End Time 设置为 10,仿真步数

Steps 设置为 5000, 仿真类型 Type

设置为 Dynamic ,单击仿真计算

按钮,观看仿真动画,模型将在

重力和驱动力矩作用下运动。

2.11 添加单分量力矩

(4)绘制运动轨迹。单击菜单【 Review 】→【 Create Trace Spline】 ,然后选择 关节 2右端面的 Marker 点,再选择关

节 1与大地的铰接点, 鼠标移动到 Joint1

处,单击鼠标右键,在弹出对话框中选

择 ground ,单击 OK 创建运动轨迹,如

图 2.12所示。

(5)结果后处理。在后处理模块,

通过菜单【 View 】→【 Load Animation】

可以载入动画。单击播放按钮后开始播

放动画,在播放同时按下记录按钮

,将动画保存到动画文件中。

2.11末端运动轨迹

2.13 机械臂 x 方向末端速度曲线

在后处理模块中,通过菜单【 View 】→【 Load Plot】 ,通过选择相应的选项, 绘制出相应的结果曲线。 如果 2.13、 2.14所示, 分别绘制出小球的速度曲线和加 速度曲线。

2.14 机械臂末端 x 方向加速度曲线

三.空间二连杆机器人 Simulink 建模仿真

1. 模型参数的确 定

由 于 Newton — Euler 方法适合于数 值计算, 且具有概念

清晰,推导形式化的优点。而空间二连杆连杆数目 较少,在此可以选用 Newton — Euler 方法建 立运动学和动力学模 型。

为了便于和 adams 模型计算结果相比较,

以验证 matlab 建模的正确性, matlab 模型的参数均采用 adams 中设置的模型参 数。右图是模型连杆构件和小球细节图。

三. 连杆及小球参数:

根据 adams 建立的模型,测量连杆及小球的质量,长度,半径等参数如下。

2. 运动学分析

2.1杆端加速度关系推导

如右图所示,杆一和杆二构成开环矢量, 312R R R =+;

令连杆 1长 1L , 连杆 2长 2L ; 由图 (2) 可见只要设 1R 方向和 X 轴正向成 1θ(theta1, 逆时针) , 2R 方向和 Z 轴正向成 2θ(theta2, 逆时针) ,即可表示出杆端 P 点的运 动学方程。

图(1)

因此得坐标关系式:

()()()()()()()112211122122cos sin sin sin sin cos cos P P P x L L y L L z L θθθθθθθ=?+??????=?-??????

=???

对其求一次导得速度方程:

312R R R =+

()()()()()()()()()()()()1112221122111122212121

222sin cos sin sin cos cos cos cos sin sin sin P P P dx L L L dt dy L L L dt dz L dt ωθωθθωθθωθωθθωθθωθ??

=??-+???+?????????=??-???+?????????=-??????

求二次导得加速度方程:

312V V V =+ 方程(1) :

()()()()()()()()()22

111122122212

2212

sin sin cos cos sin sin sin P d x L L L L dt αθαθθαθθωθθ=-+++- ()()()()()221222112211112cos cos sin sin cos L L L ωωθθωθθωθ+--

方程(2) :

()()()()()()222

111111222122212

cos sin cos cos sin cos P d y L L L L dt

αθωθαθθωθθ=--+ ()()()()()()222112212122112sin cos sin cos sin sin L L L ωωθθωθθθθα+??++

方程(3) :

()()222222222

cos sin P

d z L L dt

ωθαθ=-- 2.2连杆 1质心加速度关系推导

设连杆 1质心距端点距离为 c r , xyz 各方向的加速度分别为 cx a , cy a , cz a 。

连杆 1在平面 Oxy内作平面运动,质心 C 点的加速度即为向心加速度与切向加

速度的合成。但该方法相对较繁琐,同 2.1,可以用矢量方程求导得到。如图, 有矢量方程:

112

c R R =

将其展开为坐标分量式,然后求一次,二次导得 到其

加速度关系,如 2.1所示过程,最后得到连杆 1质心

C 的加速度方程如下式:

连杆 1质心的加速度方程 方程(4) :

()()21111cos sin cx c c a r r θωθα=--

方程(5)

()()21111sin cos cy c c a r r θωθα=--

以及方程

0cz a =

(注:其中 0cz

a =,很明显可以得到,

在程序中没有把 cz a 作为新的变量,即没 有第三个方程)

2.3连杆 2质心加速度关系推导 如右图,有 1OD D R R R =+

同 2.1,2.2所示过程, 用矢量求导的方法得到连杆 2质心 D 点的加速度方程如下: 由此得到 方程(6)

()()()()()()21111212212

sin sin cos cos sin D

Dx D D d x a L r r dt

αθαθθαθθ==-++ ()()()()()()()()

2222211221121111sin sin 2cos cos sin sin cos D D D r r r L ωθθωωθθωθθωθ+-+--

方程(7)

()()()()()()2221111112212212

cos sin cos cos sin cos D

Dy D D d y a L L r r dt

αθωθαθθωθθ==--+()()()()()()221121212112sin cos sin cos sin sin D D D r r r ωωθθωθθθθα+??++

方程(8)

()()22

22222

cos sin D Dz D D d z a r r dt

ωθαθ==--

3. 动力学分析

采用 Newton — Euler 方法建立动力学模型。 首先分析连杆 1的受力, 建立其动力 学方程;其次分析连杆 2受力, 建立其动力学方程;最后分析小 球受力,建立其动力学方程。

3.1连杆 1的动力学模型

如右图所示是连杆 1的受力分析 图:(在本例中关节 1处 01Z M 和 关节 2处 21R M 各是电机输入力

矩)

由于连杆 1做定轴转动,故可用定轴转动刚体动力学分析方法建立其动力学模 型。即:

__ ; out total mass out total J M m a F α==

代入本例中各力,且结合 21212121, ; , V R V R F F M M 和 21212121, ; , X Y X Y F F M M

的

关系:()()()()()()()()21211211212112112121121121211211sin cos cos sin Msin cos M cos sin X V R Y V

R X V R Y V R F F F F F F M M M M θθθθθθθθ=?+?????=-?+?????

=?+?????

=-?+??? 故可得连杆 1的动力学方程:

方程(9) :

()()101211211sin cos cx x V R m a F F F θθ=+?+?

方程(10) :

()()101211211cos sin cy y V R m a F F F θθ=-?+?

方程(11) :

10121z z m g F F =+

方程(12) :

()()()010112111sin sin X z c z c M F r F L r θθ-??+?-?

()()211211sin cos 0V R M M θθ+?+?=

方程(13) :

()()()01211211011cos sin cos Y V R Z c M M M F r θθθ-++

()()2111cos 0Z c F L r θ--=

方程(14) :

()()()110121011211011sin sin Z z z x c V c y c J M M F r F L r F r αθθ=++-?--

即:

()()()()()()()()()()()()()()10121121110121121110121010112111211211012112110112111110sin cos cos sin sin sin sin cos 0cos sin cos cos 0cx x V R cy y V R z z X z c z c V R Y V R Z c Z c Z m a F F F m a F F F m g F F M F r F L r M M M M M F r F L r J M θθθθθθθθθθθθα=+?+?=-?+?=+-??+?-?+?+?=-?+?+--==()()()121011211011 sin sin z z x c V c y c M F r F L r F r θθ??????????????????????++??-?--??

3.2连杆 2的动力学模型

如右图,连杆 2的底端受到连杆 1的 反作用力,顶端受到小球(机械手所 夹物体)的作用力。

3.2.1先分析连杆 2的加速度运动方 程。

将 12123232, ; , V R V R F F F F 分别分解到 X , Y 轴上。得到

()()()()()()()()12121121121211213232132132321321sin cos cos sin sin cos cos sin X V R Y V R X

V R Y

V R F F F F F F F F F F F F θθθθθθθθ=?+?????=-?+?????=?+?????

=-?+???

且注意到 12123232, ; , V R V R F F F F 和 21212323, ; , V R V R F F F F 是作用力和反作用力的关系。 因 此

1221122132233223 V V R R V V R

R F F F F F F F F =-????=-?

???=-??=-??,方程中用 21212323, ; , V R V R F F F F 分别代替 12123232, ; , V R V R F F F F 。得到 方程(15)

()()()()22123121231sin cos DX V V R R m a F F F F θθ=-+?-+?

方程(16)

()()()()22123121231cos sin DY V V R R m a F F F F θθ=+?-+?

方程(17)

223212DZ Z Z m a F F m g =---

3.2.2

然后分析连杆 2的刚体转动方程。 注意到连杆 1在 XOY 平面转动的同 时, 带动连杆 2的关节点一起运动, 设角速度为 1ω;而连杆 2相对连杆 1在竖直平面内又做转动运动, 设角 速度为 2ω。因此连杆 2的绝对角速 度是角速度矢量 1ω和角速度矢量

2ω的叠加。而描述刚体的转动需要 的是本体坐标系下的角速度矢量

body ω,故在连杆 2上建立本体坐标系,各个坐标系的关系如上图所示。

从图中可以看出本体坐标系可用 zyx 顺序旋转的欧拉角来描述本体坐标系相对 惯性系的姿态。即本体坐标系可由惯性系先绕 z 轴顺时针旋转

12

πθ-,再绕坐标

系 2的 Y 轴逆时针旋转 2θ得到。 故可用姿态旋转矩阵把 1ω分解到本体坐标系中。 即有如下函数关系:

()()()()1221221cos 0 -sin0 1 0sin 0 cos bodyx bodyy bodyz ωθθωθθω---????????=????????

?

??? 1111cos sin 022-sin cos 0220 0 1 ππθθππθθ??????

????----?? ? ? ? ?????????????????

????----??

? ? ? ???????????

????????()()21121-sin 000

cos θωωθω??

??????=?

???????????

;

而 2ω就在本体坐标系上,故不必转换。

故绝对角速度矢量在本体坐标系上的分量式为:

()()()()2121222121-sin -sin 000cos cos abos bodyx abos bodyy abos bodyz ωθωθωωωωθωθωω---????????????????=+=??????????????

?????

????? 已知欧拉方程在刚体固连系下的分量式为

J J T ωωω?+=

展开式为

()()()x x y z y z x y y z x x z y z z x y x y z

J J J T J J J T J J J T ωωωωωωωωω--=--=--= 其中 , , x y z J J J 已经在 adams 中测出。 由力的受力分析图可以得出在本体坐标系下

, , x y z T T T 的计算式。

将各分力对连杆 2的质心取矩,并将各力矩投影到体坐标系的坐标轴上,得到

()()()()2321223212cos sin x V V Z Z T M M M M θθ=-+?++?

()23221-r - r R D R D F L F +??

()()()21232122322r cos -r cos y R R V D V D T M M F F L θθ=--+??-??()()()2122322r sin -r sin Z D Z D F F L θθ-??+??

()()()()2321223212 sin cos z V V Z Z T M M M M θθ=-+?-+?

最后,把 ()()21221-sin ; = ; =cos x y z ωθωωωωθω=以及 , , x y z T T T 的表达式代 入上式得到连杆 2的转动方程。

方程(18)

()()()()()12221212sin cos -cos x y z J J J αθθωωωωθ---

()()()()()232122321223221cos sin -r - r V V Z Z R D R D M M M M F L F θθ=-+?++?+??

方程(19)

()()()()221222123212sin cos r cos y z x R R V D J J J M M F αωθθθ+-=--+?? ()()()()()23222122322-r cos r sin -r sin V D Z D Z D F L F F L θθθ-??-??+??

方程(20)

()()()()()()12221212cos sin sin z x y J J J αθθωωωωθ----

()()()()2321223212sin cos V V Z Z M M M M θθ=-+?-+?

3.3小球的运动学和动力学方程 3.3.1小球的运动学方程

小球的运动学参量在小球半径 R3不是很大时, 其实和杆端的运动学参量差不多, 如果为了精确计算, 那么需要写出小球的运动学方程。 小球的运动学方程和杆端 的运动学方程大同小异,只要把 L2替换为(L2+R3)即可。

方程(21)

()()()()()()()()211112321223212

sin sin cos cos sin ball

d x L L r L r dt αθαθθαθθ=-++++ ()()()()

222321sin sin L r ωθθ++-()()()()()()()22122321123211112cos cos sin sin cos L r L r L ωωθθωθθωθ++-+-

方程(22)

()()()()()22111111223212

cos sin cos cos ball

d y L L L r dt

αθωθαθθ=--+ ()()()223221sin cos L r ωθθ++

()()()()()()()()()22321122312123211

2sin cos sin cos sin sin L r L r L r ωωθθωθθθθα++??++++方程(23)

()()()()22

232222322

cos sin P d z L r L r dt

ωθαθ=-+-+ 也可把方程(1) , (2) , (3)的杆端的加速度看成小球的加速度,相应只要把 2L 的数值取成 23L r +即可(即如果想要同时知道杆端和小球的加速度,那么可以把 以上三个方程添加进入;如果只要知道其一,这三个方程可以去掉) 。 3.3.2小球的动力学方程 3.3.2.1

首先分析小球的加速度方程

小球受力如图示,从图中可以很容易得到小球

的加速度方程。如下:

方程(24) :

()()33231231sin cos X V R m a F F θθ=?+?

方程(25) :

()()33231231cos sin Y V R m a F F θθ=-?+?

方程(26) :

33233Z Z m a F m g =-

3.3.2.2

小球的刚体转动方程:

同连杆 2的刚体转动方程建模过程一样, 依据欧拉方程即可得出, 且注意到对球 体有 Jx=Jy=Jz 。在此只给出结果如下: 方程(27) :

()()()()()_12221232232233sin cos cos sin ball x V Z r J M M F r αθθωωθθ--=-+?

方程(28) :

()()_22323322332cos sin ball y R V Z J M F r F r αθθ=-??+??

方程(29) :

()()()()()_12221232232cos sin sin cos ball z V Z J M M αθθωωθθ-=?+?

由此,完成空间二连杆机械臂的运动学和动力学建模过程。

4.simulink 中模型的建立

4.1建模步骤: 4.1.1

新建名为 robot 文件夹, 在该文件夹下新建名为 robot 的 mdl 文件, 设置当前工 作目录为 robot 文件夹。 首先从 simulink 工具箱中添加必要的模块到 simulink

工作窗中, 包括 Interpreted MATLAB Fcn 模块 , Constant 模块 ,

Mux

模块 , MA TLAB Function模块 , Scope and Floating Scope

模块

, To Workspace

模块 , Integrator 模块

等。

4.1.2

将各模块按照合理顺序搭建成 simulink 模型。

搭建成的模型如右图所示。

4.1.3

编写函数文件: (1)

将上述 29(26)个方程中的二次导 项作为未知变量, 共有 28个未知变

量。 由于机械臂有两个自由度, 故只需知道两个变量即可求得其它变量, 通常是 已知运动求力和已知输入力矩求运动以及约束力等。 (2)

本仿真实验的函数文件包括两部分,第一部分是名为 accrobot 的函数用于组建 包含所有未知变量的 29(26) 个方程, 其中 a 矩阵是包含了所有未知变量的系数 矩阵, b 矩阵是包含已知量的列阵。第二部分是用于根据输入的已知量求解其它 未知量的函数,取名为 solution 函数。两个函数放在一个函数文件中, robot 函数调用 solution 函数求解所有未知量。注意,由于一些未知量是建立在参考 系 2上的,为了便于观察比对,还需要一个 function 函数模块将这些未知量转 换为惯性系下的量。 此外, 外了便于观察小球位置和速度, 用运动学方程建立了 第二个 function 模块求解小球的位置和速度。需要注意的是,为了区别输入量 中哪些量是已知量,哪些量是待求量,用 Inf 表示待求量。所有变量通过 Const 模块以列阵形式输入 accrobot 函数模块。 (3)

经过一番调试改错, simulink 模型正常运行, 下面是用建立的 simulink 模型进行运动学计算 和动力学计算以及和 adams 中建立的模型运算 结果进行比对的过程。

小球的轨迹一 4.2用 simulink 模型进行运动学计算仿真: 4.2.1模型仿真过程

(1)参数设置

首先在建立的 adams 模型的两个旋转关节上添 加旋转驱动, 转动角速度为 10度 /秒。 并设置模 型构件的初始运动条件。 设置两个机械臂的初始 角度均为 0度。 设置重力沿 Z 负向, 其它参数均 要做合理设置。启动交互仿真,填入运行时间, 仿真步数, 进行仿真。 可以看到机械臂的两个臂 均同时转动, 通过轨迹跟踪, 可以看到小球在空 间运动的轨迹。 从 Z 轴方向看, 可以看到小球轨 迹的水平投影近似为心形线。打开后处理模块,

可以观察各构件的运动及受力曲线。 小球 X 坐标变化

(2) 在 adams 中模型仿真完成后, 打开 simulink 模型。 首先在积分器模块设置 初始角速度为 PI/18,设置初始角度为 0度。设置仿真误差,仿真步长以及仿真 时间,进行仿真。

(3) 仿真结束后, 打开小球 Xp 方向的 SCOPE 窗口, 观察小球 X 方向的运动状况。 当然也可以用 plot 命令利用 to Workspace 模块画出图像。 在此, 不做特殊分析, 故用 SCOPE 模块就足够了, Xp 的图像如上图所示。 (4)从图中可以看出,小球的 X 坐标先上升后下 降,再上升,呈周期性变化。从小球的轨迹图也可以 看出,小球在 X 方向先增大后减小,由于小球的轨迹 是个封闭图形,故呈现周期性。

类似地,还可以分析小球 Y 方向的轨迹变化。

小球轨迹二

(5) 观察各个窗口的参数, 为了验证 simulink 模型的正确性, 和 adams 中的运 动学计算结果进行核对。 比如, 为了观察小球在空间中按照如上运动学参数运动 需要的关节 1和关节 2的驱动力矩, 打开 simulink 模型输出窗口中的 M01z

窗口

和 M12x 和 M12y 窗口(或者打开 M12r 的 SCOPE ) 。同时打开 adams 后 处理窗口, 观察所需关节驱动力矩变化。

4.2.2仿真结果及分析。

1.adams 关于 M01z 的计算结果:

s Simulink 关于 M01z 的计算结果 :

2.adams 关于关节 2的驱动力矩的计算结果 :

分解为 X 方向的

分解为 Y 方向的

Simulink 模型关于关节 2力矩的计算结果 : 分解为 X 方向的

分解为 Y 方向的

将 adams 的仿真曲线和 Simulink 的仿真曲线对比,可以发现两者几乎无异。这 说明了 Simulink 中建立的模型的正确性。

在参考坐标系中查看关节 2所需的驱动力矩, 可以更清楚地看到关节 2驱动力矩 的变化。

当然在 adams 中也可通过曲线后处理的方式得到。

从图中可以看到关节 2的驱动力矩变化周期为 36秒,这与 Xp 的运动周期(36秒)相一致,说明结果可信。从图中还可以看到需要的最大力矩为 28.1644N , 从而便于选择合适的驱动装置。

将其他窗口曲线和 adams 中的相应曲线进行比对, 可以发现两者差别很小, 这说 明了建模方法及原理的正确性,对输出曲线进行分析还可以得到其他有用的结 论。

4.3用 simulink 模型进行动力学计算仿真:

4.3.1模型仿真过程

如 4.2.1过程, 在 adams 中添加关节力矩分别为 SFORCE_1=1NSFORCE_2=1N。 首先运行 adams 模型,设置仿真时间 50秒,仿真步数 5000步。可以看到连杆 1逆时针转动, 连杆 2也逆时针转动, 而且连杆 1的转动在连杆 2的影响下并非连 续转动,而是间歇前进。仿真结束后,打开后处理模块,观察输出曲线。

在 Simulink 模型中,把 simulink 输入改为力矩输入,输入

M01z=1N,M23r=1N。设置仿真时间为 40秒,设置好误差限为 E-7,选择解算器为 ODE45,启动仿真,然后打开相应 SCOPE 观察曲线。

4.3.2仿真结果

我们最为关心的是小球的运动轨迹,故查看小球的运动曲线, 。 adams 图示结果如下:

小球 X 方向的位移变化:

小球 Y 方向的位移变化:

小球 Z 方向的位移变化:

Simulink 图示结果如下:小球 X 方向的位移变化:

小球 Y 方向的位移变化:

小球 Z 方向的位移变化:

4.3.2仿真结果分析

首先对比 adams 仿真结果和 Simulink 仿真结果,发现两者吻合得相当好,说明 Simulink 仿真结果正确。

再次, 分析小球在 X 方向的运动曲线, 发现 X 方向的运动总体上呈正弦周期 变化,在曲线上还有小周期变化,表现为毛刺现象。而 Y 方向的运动特征和 X 方向的运动特征大体一样。 而小球在 Z 方向的运动则表现为规律的周期变化, 没 有毛刺。

很明显, 小球 X 方向的运动是连杆 1和连杆 2的叠加运动。 通过 adams 的运 动动画, 可以看出, 这些毛刺在动画上表现为连杆的间歇运动。 而总体上小球的 X 方向的运动趋势与连杆 1相同,我们把 adams 中小球和连杆 1 X 方向的运动曲 线放在一个窗口中观察(如下图) ,就可看出小球的大周期变化与连杆 1的大周 期变化是一致的。

放大图像,仔细观察(如下图) ,小球的毛刺周期与连杆 1的毛刺周期也是一样 的,这说明,毛刺是由于两者运动相互影响造成的。

通过小球 X 方向的位移公式也可大体说明小球的运动状况。

Y 轴方向的运动与 X 轴方向的运动大体一样, 而 Z 轴方向的运动变现得很有规律, 则是由于连杆 1在 Z 向没有位移。

当然,通过对 Simulink 曲线做处理,也可得出类似结论。

我们再来观察一下连杆 1和连杆 2之间的约束力矩变化,变化曲线如下。

从图中可以看出连杆 2作用在连杆 1上的力矩不断增大。 很明显, 这是由于 连杆 2在关节输入力矩的作用下处于不断加速运动状态,从而连杆 2对连杆 1的力不断增大, 导致对连杆 1的力矩也不断增大。 当然这在实际过程中是不允许 发生的。因为随着力矩的增大,连杆 1最终会因为强度不够而发生断裂。

我们还可以对其它曲线进行分析,相信可以得到有趣和有用的结论。

四.小结

从本次仿真实验可以看出学习动力学基本理论的重要性, 同时也让我意识到仿真 作为分析的有效工具和手段, 会给我们的工作提供巨大帮助。 通过建立 Simulink 空间二连杆机械臂模型,并与 adams 模型进行比较,验证了 Simulink 模型的正 确性。 当然 adams 作为专业的动力学分析软件,

其强大的力学分析能力在让人感

到便利的同时,还有待我们进一步学习和探究。

机器人连杆坐标系的确定

机器人连杆坐标系的确定

? 1955年Denavit与Hartenberg提出了矩阵方法，即D-H方法，可用于任何构型的机器人。

? D-H坐标系的确立，即相邻两杆件坐标系确立。 ? D-H坐标系模式

固连坐标系前置模式：坐标系建在连杆上一关节 固连坐标系后置模式：坐标系建在连杆下一关节 ? 适用关节类型

转动关节 移动关节

1 连杆尺寸参数：固连坐标系前置模式特点

2 相邻连杆关系参数（四个）

di: 偏置.关节轴线i-1和i公垂线与关节轴线i 和i+1公垂线的距离。 θi : 连杆夹角. Xi-1轴与Xi 之间的夹角。

ai : 连杆长度. Zi-1轴与Zi两轴间的最小距离（公垂线长度）

αi : 连杆扭角. Zi-1轴与Zi 之间的夹角。

3 转动连杆D-H坐标系建立

转动连杆

绕 沿 沿 绕

i-1i

D-H坐标变换 zi-1 轴转θi zi-1 轴移动di xi 轴移动ai xi轴转αi

-sinθicosαicosθicosαi

sinαi

sinθisinαi-cosθisinαi

cosαi

aicosθi?

?

-aisinθi

??di

?1?

T=Rot(zi-1,θi)Trans(zi-1,di)Trans(xi,ai)Rot(xi,αi)

?cosθi

?

sinθi?=

?0??0

（1）

4 移动连杆D-H坐标系建立

5 移动连杆前的相邻连杆D-H坐标系 移动连杆D-H坐标变换

对于移动关节， di是变量，其余为常量，oizi平行于移动关节，位置不固定，连杆长度 ai没有意义，为0。

i-1i

T=Rot(zi-1,θi)Trans(zi-1,di)Rot(xi,αi)

-sinθicosαicosθicosαi

sinαi

sinθisinαi-cosθisinαi

cosαi

0??

0 ?di??1?

?cosθi?

sinθi?=

?0??0

（2）

6 X轴确定规则—三种情况总结

情况1 两关节Z轴既不平行也不相交

取两Z轴公垂线方向作为X轴方向，命名规则同Z轴 情况2：两关节Z轴平行

此时，两Z轴之间有无数条公垂线，可挑选与前一关节的公垂线共线的一条公

垂线

情况3：两关节Z轴相交

取两条Z轴的叉积方向作为X轴。 7 首、末杆坐标系建立说明:

首杆：基座，连杆0，坐标系O0x0y0z0。

z0取关节1轴线，O0任意，通常与O1重合； O0与O1不重合时，则有一齐次矩阵联系。

末杆：基座，连杆n，坐标系Onxnynzn。

On取工具终点，或手顶端中心； d≠0时，坐标系{n}与{n-1}平行；

n

dn=0时， {n}与{n-1}重合。

不重合时，则有一齐次矩阵联系。

连杆D-H参数列表

疯狂的机器人(二)

　　第二章 新的面貌 　

　　伴随着2200年的到来，一个新的世纪来临了。新的世纪，各个国家都要以新的面貌去面对，而X国的国家领导人，（原来不敢自称总统），现已经升为总统了，最先想要改变的便是自己国家的战斗武器了。 　

　　总统想生产新型的战斗武器，就必须让专门制造武器的科研人员去做。于是，在他的大脑里产生这个想法后，当即找来了国内顶尖级研制武器的全体科研人员（也就是为总统制造核弹的那批）在国会大厅开起了大会，“总统不会又有什么怪点子吧？”科研人员的头儿杰克伸了伸懒腰，坐回座位上，全体科研人员已经各就各位，一分钟，都成了漫长的等待，总统终于缓缓地走进大厅，走上主席台，“随着新世纪的来临，我们也要以新的面貌去面对，请列位想一想，这新的面貌应该是什么？”总统这一掷地有声的发问，几乎吓走了全体科研人员身上的懒细胞，“到底是什么？”总统又用洪亮的声音问了一遍，“是新型的战斗武器！”全体科研人员不敢迟疑，异口同声地回答道。“对！只有新型的战斗武器才能去面对世界，才能去保护我们自己，正因为有了战斗武器，我们才能从三年前的一个弱国，变为现在的强国！所以我们要居安思危。请各位科学界的精英们，为我们设计出新型的战斗武器！”总统提高了声音，大手一挥，“好了，请各位为了祖国的未来努力吧！”说完，在大家起立掌声欢送下，缓缓地走下了主席台。 　

　　总统一走出国会大厅的门，在场的全体科研人员立刻回到实验室，那里是新型的战斗武器的发源地，大家都望着他们的头儿，杰克，希望他给出新的指示。“到底应该制造什么样的新型战斗武器呢？”杰克一回到实验室，也冥思苦想起来，“是新型枪支？还是新型核弹升级版？不，不，不！都不行！因为总统已经否决了我这些建议…”杰克的眉头皱得更紧了，但是，雷隆的出现又让他本已跌入谷底的心情重新燃起了希望。就在雷隆经过他身边的一瞬间，杰克一把抓住了雷隆的胳膊，“怎么了？”雷隆停下了脚步，“你说咱们这回该去制造什么样的新型战斗武器呢？”杰克问道，“抱歉，我只负责制造武器！”雷隆挣开杰克的手。“谁不知道在科研人员中你是最聪明的！”杰克拍了拍雷隆的肩膀，笑道。“好吧，我认为咱们这回制造的新武器不应该像以前一样，总是手拿式武器，那样不仅拿起来不方便，而且还会让我们的身体受到伤害！”雷隆说道。“恩！恩！”杰克听得已经入了迷，“所以，我认为咱们这回应该设计出一种刀枪不入的战斗型机器人！”雷隆接着说，“战斗型机器人？”杰克不敢相信自己的耳朵，“对！就是战斗型机器人！有了这种新型的机器人，我们便可以大大地减少人员的伤亡量！”雷隆补充道。“好主意！真是一个好主意！”杰克开心地笑了起来，那是一种发自内心的笑，雷隆也笑了起来，那是会心的笑，笑过后，雷隆径直走进了自己的工作室，他要去小睡一会儿，因为他简直是太累了，而且第二天还有繁忙的工作在等着他。 　

　　也就在当晚，杰克将要去制造战斗型机器人的决定报告给了总统，总统很满意，要求保密并积极研制。X国将以崭新的面貌---战斗型机器人，去面对世界各国人民，同时也去面对他们自己。

FANUC机器人相关教育(二)

广州优尼冲压有限公司

FANUC 器人相关教育 (二)

机

讲师 :冯 广生

R-J3IB控制器装置

2011-7-26

培 训 内容 :

一、 控制箱的构成和功能;

二、 故障的追踪

三、 报警发生画面的使用;

四、 通过故障代码排除故障;

五、 通过保险丝的熔断追踪排除故障;

六、 通过 LED 的状态追踪排除故障;

1.1控制装置的外观

外观和构成部件,因受控的机器人、各类选件的指定、应用而 存在一定的差异。

图 2.1(a)、(b)中示出 R-J3i B 的外观。

图 2.1(c)、(d)、(e)中示出 R-J3i B 的内部部件的安装图。

操作箱

示教操作盘

R-J3i B 控制装置 图 2.1(a)R-J3i B (A-机箱)的外观

操作面板

示教操作盘

R-J3i B 控制装置 图 2.1(b)R-J3i B (B-机箱)的外观

FANUC Handy File示教操作盘 图 2.1(c)R-J3i B (A-机箱)的内部安装图

图 2.1(d)R-J3i B (B-机箱)的内部安装图(前面)

图 2.1(e)R-J3i B (B-机箱)的外观(背面)

图 2.1(f)模式开关的外观

图 2.1(g)开关面板的外观

图 2.1(h)接口面板的外观

表 2.1伺服放大器规格表

图 2.1(i)R-J3i B 方框图(A-机箱)

图 2.1(j)R-J3i B 方框图(B-机箱)

1.2构成单元的功能

·主板

主板上安装有微处理器及其外围电路、存储器、以及操作 箱控制电路。此外,主板进行针对伺服系统的位置控制和伺 服放大器的电压控制。

·I/O印刷电路板、 FANUC I/O Unit-MODEL A

根据 I/O处理等应用备有各类印刷电路板。此外,还可以 安装 FANUC I/O Unit-MODEL A,在这种情况下,可以选择 各类输入/输出类型。

全部以 FANUC I/O Link来连接。

·紧急停止板、 MCC 单元

用来对紧急停止系统、伺服放大器的电磁接触器以及预备 充电进行控制。

·电源单元

用来将 AC 电源转换为各类 DC 电源。

·背面底板

背面底板上安装有各种控制板。

·示教操作盘

包括机器人的编程作业在内的所有作业,都通过此示教操 作盘进行操作。 另外, 示教操作盘还通过 LCD (液晶显示屏) 进行控制装置的状态、数据等的显示。

·伺服放大器

伺服放大器进行伺服电机的功率放大、脉冲编码器控制、 制动器控制、超程、机械手断裂等方面的控制。

·操作箱/操作面板

操作箱/操作面板通过 LED 进行机器人的状态显示、 起动 等操作。 此外, 还备有用来连接外部设备的串行接口的端口、 以及用来连接数据备份用存储卡的接口。

操作箱/操作面板进行紧急停止系统的控制。

·变压器

变压器由输入电源向控制装置提供所需的 AC 电压。

风扇单元、热交换器

风扇单元、热交换器用来冷却控制装置内部。

·断路器

在由于控制装置内部的电气系统异常、或者输入电源异常 而流过强电流时,为了保护设备,输入电源连接于断路器。

·再生电阻

再生电阻作为用来释放伺服电机的反电动势而连接于伺服 放大器上。

1.3预防性维修

通过进行日常检修、定期检修、以及定期维修,可以将机器 人的性能保持在长期稳定的状态。

(1) 日常检修

在每天进行系统的运行时, 对各部位进行清扫和维护, 同时检查各部位有无龟裂或损坏,并就下事项,随时进 行检修。

(a) 服务运转之前

确认示教操作盘连接电缆是否有过度的扭曲。 确认控制装置以及外围设备是否有异常。

(b) 服务运转之后

在服务运转结束时, 将机器人放到适当的位置, 并断开控制装置的电源。在进行各部位的清扫的 同时,确认是否有龟裂或损坏。当控制装置的通 风口上粘附有大量灰尘时,应将灰尘擦掉。 (c) 一个月检修

确认风扇是否正常转动。当风扇上粘附有大量 的灰尘等时, 按照 (d) 中所示的六个月检修进行 清扫。

(d) 六个月检修

拆下顶板、遮光板以及背面板(若可能),清 除变压器室内的灰尘。擦掉粘附在风扇、变压器 上面的灰尘。

(e) 更换电池

参照 7.17项, 每 4年更换一次存储器备份用电池。

(2) 维修用器具

作为维修用器具,建议用户准备好下列器具。 (a)测量仪器

交流/直流电压计(有时需要用上数字电压 表。 )

示波器(频带大于 5MHz ,双通道)

(b)工具

十字槽螺丝起子 大、中、小

一字槽螺丝起子 大、中、小

套管螺丝起子 大、中、小

钢丝钳

扁嘴钳

钳子

2、 故障追踪

作为发生报警时的主要原因, 本章特别针对起因于硬件的报警, 按错误代码分别就检查方法和处理办法进行描述。若是针对程 序等的报警,应参照操作说明书解除报警。

2.1不能接通电源

检查和处理办法 图

当 VS1上被施加了过大能源的浪涌

电压或固定地施加过大电压时, 就会造

成短路模式的故障,从而使 F1被熔断。

当 VA1成为短路故障, 且手头没有更换

用部件时,即使在拆下 VS1的状态下运

转也无妨。 但是, 应尽快购买部件并安

装上去。

VS1的规格编号为 A50L-2001-0122#

G431K 。

(c)二极管堆 DB1的短路

(d) 辅助电源模块(H1)的故障

若是上述 (c ) ~(d )

应更换上备用的电源单元。

F1的规格为 A60L-0001-0396#8.0A。

(检查 3) 确认配电盘板上的接线盒的信号 ON1和 ON2、 OFF1和 OFF2

(处理办法) 如果不使用外部 ON/OFF功能, 应使 该 2处形成短路。当连接有外部 ON/OFF线 时,检查连接目的地的触点或电缆。 短路板 :EXON1-EXON2之间

短路板 :EXOFF1-EXOFF2之间 配电盘

3报警发生画面

报警发生画面上仅显示出当前发生的报警。通过报警解除输入 而成为非报警状态时, 报警发生画面上会显示出 “PAUSE 未发 生异常报警”。

此画面上显示出最后的报警解除输入后发生的报警,因此,在 报警历史画面上通通按下删除键(+SHIFT ),也可以删除显 示在报警发生画面上的报警。

严重程度显示 PAUSE 以上的报警。不显示 WARN 、 NONE 、 复位。 有时, 也可以通过 $ER NOHIS等系统变量, 显示出 PAUSE 以上的报警。

当同时发生多个报警时,按照最新发生的顺序显示。

显示行数最多为 100行。

具有原因代码的报警,在下一行显示出原因。

图 3.2报警发生画面和报警历史画面的显示步骤

报警发生/报警历史/报警详细信息的显示步骤

1 按下画面选择键,显示出画面菜单。 2 选择“4报警”。出现报警发生画面。

但是,在发生报警时,会自动显示出报警发生画面。

详细

3

4 ALARM

5 I/O

MENUS

3 要显示报警历史画面,按下 F3“历史”。

当再按一次 F3“发生”时,则返回到报警发生画面。

注释

对于最新发生的报警, 赋予编号 1。 要显示出无法在画面 上全部显示出的信息时,按下 F5“帮助”,并按下右箭 头键。

4 要显示报警详细画面,按下 F5“帮助”。

F5

CLEAR HELP

5 要返回报警历史画面,按下返回键。

6 要删除所有的报警历史,一边按 SHIFT (位移)键,一边 按 F4“删除”。

SHIFT

F4

CLEAR HELP

注释

当系统变量 $ER NOHIS = 1时, 不记录基于 NONE 报警、 WARN 报警的报警历史 。 当 $ER NOHIS = 2时,不记录 在复位报警历史中。当 $ER NOHIS = 3时,不将复位和 WARN 报警、 NONE 报警记录到报警历史中。

下面示出用来确认报警时所需的示教操作盘的按键操作。

Alarm : HIST

F3 HIST

F1 [TYPE] Alarm : Active

F1[TYPE]

4 ALARM

F3 [ACTIVE]F1[TYPE] DETAIL Alarm

F5 HELP

F4

CLEAR F3 [ACTIVE]F1[TYPE] F5 HELP

F4 CLEAR

3.2安全信号

安全信号画面显示出与安全相关的信号的状态。 画面上, 以 ON

或 OFF 来显示各安全信号当前的状态。需要注意的是,不能从

此画面改变安全信号的状态。

表3.3 安全信号

安全信号 说明

操作面板紧急停止 表示操作面板的紧急停止按钮的状态。当按下紧急停止按扭时,显示为“ ON ”。

示教操作盘紧急停止 表示示教操作盘的紧急停止按钮的状态。当按下紧急停止按扭时,显示为“ ON ”。 外部紧急停止 表示外部紧急停止信号的状态。当输入外部紧急停止信号时,显示为“ ON ”。

栅栏打开 表示安全栅栏的状态。当打开安全栅栏时,显示为“ ON ”。

紧急时自动停机开关 表示是否握住示教操作盘上的紧急时自动停机开关。在示教操作盘有效时握住紧急时自动 停机开关时, 显示为 “ ON ” 。 在示教操作盘有效时松开紧急时自动停机开关,

伺服的电源断开。

示教操作盘有效 表示示教操作盘是有效还是无效。当示教操作盘有效时,显示为“ ON ”。

机械手断裂 表示机械手的安全接头的状态。当机械手与工件等相互干扰,安全接头开启时,显示为“ O N ”。此时,发生报警,伺服的电源断开。

机器人超程 表示机器人当前所处的位置是否超过操作范围。当机器人各关节内的任何一个超过超程开 关并越出操作范围时,显示为“ ON ”此时,发生报警,伺服的电源断开。

气压异常 表示气压的状态。将气压异常信号连接到气压传感器上使用。当气压低于容许值时,显示 为“ ON ”。

安全信号画面的显示步骤

1 按下画面选择键,显示出画面菜单。

2 选择下页的“4 状态”。

3 按下 F1“画面”,显示出画面切换菜单。

4 选择“安全信号”。显示出安全信号画面。

3.3

控制

在下列两种情形下,需要进行控制。

① 发生伺服-062 BZAL报警、或者伺服-038脉冲计数不匹

配时

② 更换脉冲编码器时

在①的情况下,需要进行简单控制;在②的情况下,需要进行 零度位置控制或夹具位置控制。

(零度位置控制只是一种应急性的措施,应在事后机进行夹具 位置控制)下面列出控制步骤。详情请参阅机构部维修说明书 以及操作说明书。

条件

■ 系统变量 $MASTER ENB应等于 1或等于 2。

步骤

下面作为一个例子列出夹具位置控制的步骤。 1 按下画面选择键,显示出画面菜单。 2 按下“0 下一页”,选择“6 系统”。 3 按下 F1“画面”,显示出画面切换菜单。 4 选择“位置调整”。出现位置调整画面。

5 POSITION 6 SYSTEM 7 9 USER

0 –– NEXT ––

F1

US

5 以关节方式移动机器人到零位置 。 如有必要手动松开机器人抱闸 。

6 选择“ 1固定位置控制”,按下 F4“ Yes ”(确定)。

7 选择“ 6位置调整”,按下 F4“ Yes ”(确定)。进行位 置调整。

或者重新接通电源,同样也进行位置调整。

在重新接通电源时,总是进行位置调整。

8在位置调整结束后,按下 F5“结束”。

伺服 - 001操作面板紧急停止

SRVO - 001 Operator panel E-stop

[现象]按下了操作箱/操作面板的紧急停止按扭。

SYST-067面板HSSB断线报警同时发生,或者配电盘上的LED(绿色)熄灭时,主板(JRS11)-配电盘(JRS11) 之间的通信有异常,可能是因为电缆不良、配电盘不良、或主板不良。 (注释 )

[对策1]解除操作箱/操作面板的紧急停止按扭。

[对策2]确认面板开关板(CRM51)和紧急停止按扭之间的电缆是否断线,如果断线,则更换电缆。

[对策3]如果在紧急停止解除状态下触点没有接好,则是紧急停止按扭的故障。逐一更换开关单元或操作面板。

[对策4]更换配电盘。

[对策5]更换连接配电盘(JRS11)和主板(JRS11)的电缆。

在采取对策6之前,完成控制单元的所有程序和设定内容的备份。

[对策6]更换配电盘。

(注释)SYST-067面板HSSB断线报警同时发生,或RDY LED熄灭时,有时会导致下面的报警等同时发生。(参阅示教 操作盘的报警历史画面)

伺服 -001操作面板紧急停止

伺服 -004栅栏打开

サーボ -007外部紧急停止

伺服 -204外部 (SVEMG 异常 ) 紧急停止

伺服 -213保险丝熔断 (面板 PCB )

伺服-280 SVOFF输入

这里描述安装在印刷电路板和单元上的保险丝熔断时发生的报 警、现象以及对策。

(1) 电源单元的保险丝熔断

F1-AC 输入保险丝

F3-+24E 用保险丝

F4-+24V 用保险丝

名称 熔断时的现象 对策

F1电源单元上的 LED (PIL :绿色) 不 点亮,不能接通电源。 ①检查连接在电源单元的 CP2、 CP 3连接器上的单元 (风扇) 以及电 缆,确认是否形成短路。

②更换电源单元。

F3在通电时熔断的情况下,示教操作 盘上会显示出超程、机械手破裂 FS SB 断线以及 LVAL 的报警。 在通电时已经熔断的情况下,示教 操作盘上会显示出 FSSB 初始化报 警。 ①一边参照电源系统图,一边检查 使用+24E

伺服放大器、电缆,如有异常则 予以更换。

②更换电源单元。

F4接通电源之后, 马上就断开。 电源单元上的 LED (ALM ∶红色) 点亮。 ①一边参照电源系统图,一边检查 使用+24V 的印刷电路板、 伺服放大器、电缆,如有异常则 予以更换。

当按下 OFF 按钮时, ALM 的 LED 将会熄灭。

②更换电源单元。

(2) 伺服放大器的保险丝

FS1∶用于产生放大器控制电路的电源

FS2∶用于至末端执行器、 ROT 、 HBK 的 24V 输出保护 FS3∶用于至再生电阻、附加轴放大器的 24V 输出保护 F1、 F2

-用于检测伺服放大器内部电路异常

名称

熔断时的现象

对策

FS1 伺服放大器的所有 LED

都消失。

示教操作盘上会显示出 FSSB 断线报警或 F SSB 初始化报警。

更换伺服放大器。

FS2 示教操作盘上会显示出保险丝熔断(放大 器) 报警 (伺服-214) 和机械手破裂 (伺 服-006)、 ROBOT OVER TRAVEL。

1. 检查在末端执行器中所使用的 +24E是否形成短路。

2. 检查机器人连接电缆和机器人内部电缆。 3. 更换伺服放大器。

FS3 示教操作盘上会显示出保险丝熔断(放大 器)报警(伺服-214)和 DCAL 报警。 1. 检查再生电阻,如有需要则予以更换。

2. 检查附加轴用放大器及其配线,如有需要则予以更换。

3.更换伺服放大器。

F1 F2

示教操作盘上会显示出 OHAL1报警。

1. 检查连接在伺服放大器 3相输入上的电缆是否有异常。 2.更换伺服放大器。

(3) 配电盘的保险丝

FUSE1∶用于示教操作盘紧急停止线的保护 名称

熔断时的现象

对策

FUSE1 示教操作盘的显示消失。

1. 检查示教操作盘电缆是否有异常,如有需要则予以更换。 2. 检查示教操作盘上是否有异常,如有需要则予以更换。

3.更换配电盘。

配电盘(A20B-2100-0790)(综合版本数 05C 之前的版本)

配电盘(A20B-2100-0790)(综合版本数 06C 之后的版本)

配电盘(A20B-2100-0791)

(4) 输入输出 I/O印刷电路板的保险丝

FUSE1-+24E 用保险丝 名称

熔断时的现象

对策

FUSE1

输入输出 I/O

印刷电路板上的 LED (

ALM-2或 FALM

点亮,示教操作 盘上会显示出 IMSTP 输入等的报 警。(显示内容根据外围设备的连 接状态而定)

①检查连接在输入输出 I/O印刷电 路板上的电缆、外围设备是否有 异常。

②更换输入输出 I/O

印刷电路板。

输入输出 I/O板 CA 、 CB

输入输出 I/O板 DA

图 3.6 基于保险丝的故障追踪 (1/3)

输入输出 I/O板 EA 、 EB

(图中表示输入输出 I/O EA,保险丝的安装位置与 EA 、 EB 相同)

输入输出 I/O板

FA

图 3.6 基于保险丝的故障追踪 (2/3)

输入输出 I/O板

GA

输入输出 I/O板

HA

FUSE1

图 3.6 基于保险丝的故障追踪 (3/3)

6、 基于 LED 的故障追踪

各印刷电路板和伺服放大器上,都备有用来显示报警和显示 状态的 LED 。下面示出 LED 的状态和故障追踪方法。

基于主板的 LED 的故障追踪

(1) 基于状态显示 LED 的故障追踪

在接通电源时,在示教操作盘可以显示之前发生的报警,通 过主板的状态显示 LED (绿色)的点亮状态进行判断。

在接通电源后,从步骤 1开始依次按照步骤 1、2、…的顺序 点亮,出现不正常的情况时,在该步骤停下。

* 在更换主板、 FROM/SRAM模块时,会导致存储器内容(参数、示教数据等)丢失,务须进行更换作 业之前备份好数据。

* 在更换主板、 FROM/SRAM模块时,会导致存储器内容(参数、示教数据等)丢失,务须进行更换作 业之前备份好数据。

CPU 卡 FROM/SRAM模块

轴控制卡

(2) 基于 7段 LED 的故障追踪

* 在更换主板、 FROM/SRAM模块时, 会导致存储器内容 (参 数、示教数据等)丢失,务须进行更换作业之前备份好数据。

基于电源单元的

LED 的故障追踪

LED 的显示

故障内容及其对策

[内容] 当 ALM LED[对策1]确认电源单元上的保险丝 F4(+24V),如已熔

断则予以更换。

[对策 2]检查使用 DC 电源(+5V、±15V 、 +24V)的印

刷电路板、 单元、

电缆, [对策3]更换电源单元。

[内容] PIL LED(绿色)尚未点亮时,说明还没有向

电源单元供应 AC200V 电源。

[对策1]确认电源单元上的保险丝 F1,如已熔断则予以

更换。

关于保险丝 F1熔断的原因,参阅 3.1项。

[对策2]更换电源单元。

基于配电盘的 LED 的故障追踪

A20B-2100-0790(综合版本数 05C 之前的版本)的情形

LED 的名称

故障内容及其对策

LED1

[内容] 当 LED (绿色)尚未点亮时,在与主板之间还

没有进行通信。

[对策1]检查主板-伺服放大器之间的通信电缆,如有

异常则予以更换。

[对策2]更换主板。 [对策3]更换配电盘。

PON

[内容] 尚未点亮时,在配电盘内部电源中,还没有正

常地产生 5V 电源。

[对策 1]检查 CRM64的连接器, 确认已经供应 24V [对策2]更换配电盘。

A20B-2100-0790(综合版本数 06D 之后的版本) A20B-2100-0791的情形

LED 的名称

故障内容及其对策

LED1

[内容] 当 LED (绿色)尚未点亮时,在与主板之间还

没有进行通信。

[对策1]检查主板-伺服放大器之间的通信电缆,如有

异常则予以更换。

[对策2]更换主板。 [对策3]更换配电盘。

PON

[内容] 尚未点亮时,在配电盘内部电源中还没有正常

地产生 5V 电源。

[对策 1]检查 CRM64的连接器, 确认已经供应 24V [对策2]更换配电盘。

SVON1 SVON2

[内容] 紧急停止信号的监控器用 LED ,在紧急停止时

熄灭。 SVON1监控 24V 链条, SVON2监控 0V 链条。

发生紧急停止时,在 SVON1、 SVON2点亮的 情形下,在配电盘上没有检查出什么问题,是 因为 CRM64以后的原因(紧急停止单元和 6轴 放大器或连接电缆)而导致紧急停止。有关紧 急停止电路的细节,参阅附录的综合连接图。

EMGEN

[内容] 监控自示教操作盘连接的紧急停止信号 (EMG

EN ) 。 紧急停止时熄灭。 有关紧急停止电路的 细节,参阅附录的综合连接图。

基于输入输出 I/O印刷电路板的报警 LED 的故障追踪

报警 LED

的显示

故障内容及其对策

输入输出 I/O板

CA/CB/DA/HA

输入输出 I/O板

EA/EB/FA/GA

[内容]在主 CPU 印刷电路板和输入输出 I/O印刷电路板之间进行通信的 过程中发生报警。

[对策1]更换输入输出 I/O印刷电路板。 [对策2]更换主 CPU 印刷电路板。

[对策3]更换 I/O Link连接电缆。

输入输出 I/O板

CA/CB/DA/HA

输入输出 I/O板

EA/EB/FA/GA

[内容]输入输出 I/O印刷电路板上的保 险丝已熔断。

[对策1]更换输入输出 I/O印刷电路板上 的保险丝。

[对策2]检查连接在输入输出 I/O印刷电 路板上的电缆、外围设备,如有 异常则予以更换。

[对策3]更换输入输出 I/O印刷电路板。 输入输出 I/O印刷电路板的保险丝

输入输出 I/O EA/EB/FA/GA

输入输出 I/O CA/CB/DA/HA

输入输出 I/O印刷电路板保险丝的规格∶ A60L-0001-0046#2.0

基于伺服放大器的 LED 的故障追踪

伺服放大器上备有报警显示用 LED 。应参阅显示在示教操 作盘上的报警,采取针对 LED 的显示之故障对策。

注意

在触摸伺服放大器之前,以位于 LED “ D7”上部的螺丝 确认 DC 链路电压。利用 DC 电压测试器确认电压低于 50V 。

LED 颜色 故障内容及其对策

P5V 绿色 当 +5V电压被从伺服放大器内部的电源电路正常输出时, LED 点亮。 LED

[对策1]检查机器人连接电缆(RP1),确认 +5V没有形成短路。 [对策2]更换伺服放大器。

P3.3V 绿色 当 +3.3V电压被从伺服放大器内部的电源电路正常输出时, LED 点亮。 LED

[对策]更换伺服放大器。

SVEMG 红色 当紧急停止信号被输入到伺服放大器时, LED 点亮。

LED 在没有处在紧急停止状态下点亮,或处在紧急停止状态下而不点亮时 [对策]更换伺服放大器。

ALM 红色 当伺服放大器检测出报警时, LED 点亮。

LED 在没有处在报警状态下点亮,或处在报警状态下而不点亮时 [对策]更换伺服放大器。

RDY 绿色 当伺服放大器能够驱动伺服电机时, LED 点亮。 处在励磁状态下不点亮时

[对策]更换伺服放大器。

OPEN 绿色 当伺服放大器和主板之间的通信正常进行时, LED 点亮。 LED 不点亮时

[对策1]确认 FSSB 光缆的连接情况。

[对策2]更换伺服卡。

[对策3]更换伺服放大器。

WD 红色 当伺服放大器中检测出监控设备报警时, LED 点亮。 [对策1]更换伺服放大器。

[对策2]更换伺服卡。

[对策3]更换CPU卡。

[对策4]更换主板。

D7红色 当伺服放大器内部的 DC 链路电路被充电而有电压时, LED 点亮。

LED 在预先充电结束后不点亮时

[对策1]可能是因为 DC 链路线形成短路。确认连接情况。

[对策2]可能是因为充电电流控制电阻的不良。更换紧急停止单元。 [对策3]更换伺服放大器。

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