黄 健，李占贤

(华北理工大学 河北省工业机器人产业技术研究院，河北 唐山 063210)

0 引言

伺服系统是构成自动化体系的基本环节，是自动控制系统的一个分支，近几十年来，伴随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，以及电力半导体和电机制造技术的巨大进步，使得伺服技术在许多高科技领域都有发挥，尤其在机器人研究领域更是得到广泛应用[1]。目前机器人开发朝着智能机器人的方向发展，要求机器人能完成更加复杂和更加精细的工作。这就使得机器人的研究在高水平上进行,同时也对机器人控制性能提出了更高要求[2]，伺服控制技术就成了其中的关键技术之一,因此本文对串联机械臂伺服控制系统进行了研究。

1 机械臂

机械臂结构如图1所示。该空间机械臂主要由安装底座、大臂、小臂、手腕、手爪顺次串联组成。安装底座和大臂之间、大臂和小臂之间、小臂和手腕之间均构成转动副[3],手腕和手爪之间没有相对转动。其中安装底座、大臂和小臂均在一个平面内，而手腕则垂直于该平面,手爪与手腕也是互相垂直的关系。机械臂各连杆相互连接的关节轴分别由伺服电机驱动，一共使用3个伺服电机，电机驱动关节轴转动，从而使各关节转动。各关节的运动累积可以使手爪完成一定的动作。

图1 机械臂结构

2 控制系统

查阅机电系列设计手册和各商家的产品使用说明书，选择西门子品牌的电气硬件。该串联机械臂的控制系统主要由SIMOTION运动控制模块、SINAMICS S120驱动模块和伺服电机组成[4],与之相配套的设备还有直流24 V电源、装载有SIMOTION SCOUT软件的PC机以及电源线和通讯线等。……