费斯托开发创新的机械手臂运用基于模型的设计

挑战

设计并实现了控制系统的气动机械手臂

解决方案

使用Si金宝appmulink和Simulink PLC编码器在可编程逻辑控制器上模拟,模拟,优化和实现控制器

结果

  • 复杂的PLC实现自动化
  • 技术与创新奖获得
  • 新的商机开业

“使用Simu金宝applink进行基于模型的设计,使我们能够开发仿生处理助理和其他机电图设计所需的复杂气动控制。使用Sim金宝appulink PLC编码器,现在从设计到产品时更容易。“

吕迪格·诺伊曼博士,费斯托
Festo仿生处理助理。图片©festo ag。

由大象的鼻子运动的启发,费斯托公司研制的仿生搬运助手,机电一体化臂可与人类密切和安全工作。与工业机器人手臂,它通常装在安全笼保护附近的工人,仿生搬运助手的设计直接与人类互动。因为臂由通过压缩空气驱动轻质聚合物组分与机电臂偶然接触是无害的。此外,气动被立即产生在发生碰撞的情况下,控制系统进行管理。

Festo研究人员使用Matlab开发了控制系统®和模拟金宝app®对于基于模型的设计,然后执行它利用Simulink PLC编码器™可编程逻辑控制器(PLC)上。金宝app“随着基于模型的设计,我们可以建模,仿真,优化和生成代码以实现控制器都在同一个工具环境,”纽曼吕迪格博士,研究部门在Festo的机电一体化系统的负责人。“因此,我们的开发过程更加高效,不仅为仿生搬运助手,但需要与代码生成一个控制器实现的任何项目。”

挑战

与11个自由度,仿生处理助理是12个气压室,致动器13和12的位置传感器的复杂系统。该系统的压力12个控制器和12个位置控制器协同工作,以控制臂,其重约4磅(1.8千克),并延伸至3.6英尺(1.1米)的运动。“气动系统是高度非线性和行李箱具有弹性,所以我们不能用简单的PID控制器,”纽曼说。“为了获得最佳的控制器响应,我们需要主动减振和专业非线性状态空间模型,反馈和前馈控制结构。”

Festo的研发组经常要求评估专业客户应用的可行性。它们传统上开发和测试了用于原型硬件上这些应用的控制器。然而,为这种原型创建微控制器解决方案的过程是耗时的,因此昂贵。“我们希望使用Festo自己的标准PLC产品进行实时控制,而不为低批量特殊控制器应用构下载188bet金宝搏建新硬件,”Neumann说。

解决方案

Festo使用Simulink开发了仿生处理助理控制器,并使用Simulink PLC编码器在Festo PLC上的结构化文本金宝app中实现。

研究人员在Simulink中创建了工厂和控制器模型,用于构成仿生处理助手的单个气动腔室,并验证控制器功能。金宝app

它们使用Simulink编码器从模型生成C代码金宝app。它们编译并部署了此代码以调用原型硬件以进行初始实验室测试。

在MATLAB中,研究人员使用在气动臂提炼工厂模型实验室测试集中的测量进行系统识别。

通过更准确的工厂模型到位,团队在Simulink中优化了控制器设计,以提高其性能和稳定性。金宝app

然后,它们使用Simulink金宝app PLC编码器从控制器的优化Simulink模型生成IEC 61131结构化文本。将结构化文本导入其3S-Smart软件解决方案CodeSys IDE后,团队编译并将其部署到Festo的CMXR-C2多轴控制器。金宝搏官方网站

为了验证PLC实现,它们将其对Simulink模型和C代码的频率响应和时间响应进行了比较了初始控制器原型的C代码。金宝app通过使用Simulink PLC编码器调整模型和再生结构文本来执行额外的迭代以提高性能。金宝app

仿生处理助理已经在全球范围内容着,并在欧洲和北美赢得了创新奖。Festo现在正在使用Simulink金宝app PLC编码器来开发其他高级机电调整系统。

结果

  • 复杂的PLC实现自动化。“在之前的项目,我们手写的结构化文本的前馈控制,但它太复杂,以实现仿生使用本手册处理助理对PLC的反馈控制方法,我们根本就不会做了,说:”纽曼。“金宝appSimulink的PLC编码器,使我们能够在几分钟内自动生成的结构化文本。”

  • 技术与创新奖获得。For its work on developing the Bionic Handling Assistant and enabling safer interactions between robots and humans, Festo was awarded the 250,000-euro Deutscher Zukunftspreis, the German President’s award for technology and innovation, which recognizes advances that serve mankind, improve lives, and create jobs.

  • 新的商机开业。“在过去,它是建立专门的产品所需的控制器硬件昂贵,指出:”纽曼。下载188bet金宝搏“使用Sim金宝appulink PLC编码器,我们可以很容易地实现我们现有的PLC硬件我们的控制器设计。这种能力已使费斯托追求工程小批量控制器产品的新的商业机会。”下载188bet金宝搏

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