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工业机器人典型控制系统及结构
龙恩自动化设备2018.10.28浏览:2425
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3-6个运动自由度,其中腕部通常有1-3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。


1、工业机器人控制系统所要达到的功能
机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下:
(1)记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。
(2)示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。
(3)与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。
(4)坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
(5)人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。
(6)传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。
(7)位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
(8)故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。

2、工业机器人控制系统的组成
(1)控制计算机:控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
(2)示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
(3)操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。
(4)硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。
(5)数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。
(6)打印机接口:记录需要输出的各种信息。
(7)传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。
(8)轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
(9)辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。
(10)通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。
(11)网络接口
Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。

3、工业机器人控制系统分类
(1)程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。
(2)自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。
(3)人工智能系统:事先无法编制运动程序,而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。  驱动方式:参见工业机器人驱动系统。
(4)点位式:要求机器人准确控制末端执行器的位姿,而与路径无关;
(5)轨迹式:要求机器人按示教的轨迹和速度运动。
(6)控制总线: 国际标准总线控制系统。采用国际标准总线作为控制系统的控制总线,如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。
(7)自定义总线控制系统:由生产厂家自行定义使用的总线作为控制系统总线。
(8)编程方式: 物理设置编程系统。由操作者设置固定的限位开关,实现起动,停车的程序操作,只能用于简单的拾起和放置作业。
(9)在线编程:通过人的示教来完成操作信息的记忆过程编程方式,包括直接示教(即手把手示教)模拟示教和示教盒示教。
(10)离线编程:不对实际作业的机器人直接示教,而是脱离实际作业环境,生成示教程序,通过使用高级机器人,编程语言,远程式离线生成机器人作业轨迹。
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