工业机器人的运动控制系统由什么构成
集中式控制结构
分布式控制结构
基于 PC 的开放式控制系统结构
1)独立PC结构
这种模式为纯软件操作模式。整个控制系统采用一套 PC 硬件,使用标准的
数据通讯协议。所有的控制功能由运行在独立 PC 上的软件完成,产生的控制信
号通过标准的通信接口与驱动设备连接。这种模式的优点是所有的控制功能由软
件完成,具有良好的可移植性、可裁剪性。但是这种控制模式也有一些缺点,例
如当控制任务复杂并且实时性要求较高时,单个 PC 的处理能力受到限制,对于
多任务时序调度也会比较困难。
(2)双PC结构
双 PC 模式在配置实用时一般为主从机控制模式。两台个人计算机分为主从
式,主机负责图形交互、任务调度,从机负责具体的任务执行。双 PC 的控制结
构,主机一般采用通用的操作系统,目的是为了搭载软件的通用性,从机一般采
用实时操作系统,目的是为了保证低层控制的实时性。
(3)PC+DSP结构
PC+DSP 结构是在个人计算机上搭载 DSP 运动控制卡,使用运动控制卡完成
机器人底层的控制任务。目前,运动控制卡并不设计用于专门的机器人控制,运
动控制卡发展为工业领域内标准的运动控制器。运动控制卡具有运动控制的高性
能和高可靠性,机器人控制器的实现简单、紧凑。
(4)PC+分布式处理器结构
这种模式下分为上位机和下位机结构,上位机跟双 PC 结构中的主机类似,
下位机包含多个微处理器,为机器人的每个关节分配一个处理器,这样可以获得
良好的性能,但是其浪费了很多的系统资源,造价也较为昂贵,而且随着处理器
运算能力的不断提高,也不再需要为机器人的每个关节都配一个处理器。因此,
在控制系统的设计中,该结构已经渐渐不再使用。
工业机器人的控制方式按照控制反馈方式分,可分为非伺服控制方式和伺服控制方式,按照机器人手部在空间的运动方式分,可分为点位伺服控制和连续伺服控制。不同的工业要求,就有不同的控制方式相匹配。
工业机器人运动控制用什么控制器
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。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩;关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定的轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人,能在较为复杂的环境下工作;如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能,即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境,并自动完成更为复杂的工作。
机器人控制系统是机器人的大脑,是决定机器人功能和性能的主要因素。
工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。
关键技术包括:
(1)开放性模块化的控制系统体系结构:采用分布式CPU计算机结构,分为机器人控制器(RC),运动控制器(MC),光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能,而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。
(2)模块化层次化的控制器软件系统:软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上,采用分层和模块化结构设计,以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次:硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求,对应不同层次的开发,系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成,这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。
(3)机器人的故障诊断与安全维护技术:通过各种信息,对机器人故障进行诊断,并进行相应维护,是保证机器人安全性的关键技术。
(4)网络化机器人控制器技术:当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展,机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯,便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。
深圳正运动技术的多轴脉冲、EtherCAT总线运动控制器ZMC432系列、XPLC系列,4-8轴网络zhi型运动控制卡daoECI2418和ECI2828系列
支持Basic,PLC梯形图,HMI组态三种编程环境,易于仿真,调试与诊断,支持电子凸轮,直线,圆弧,小线段前瞻,多种机械手算法等复杂的运动轨迹控制,
同时支持C#,C++,LabVIEW, VB,.NET,python等多种PC上位机软件开发,广泛应用于3C电子、视觉点胶、半导体、激光加工、木工加工、绕线、印刷包装、机械人delta/SCARA/码垛/五轴加工等行业领域。
还有他们家的EtherCAT IO模块也蛮好用的,具体资料可以上官网找到。
工业机器人运动控制用的都是厂家自己的控制器,不同厂家的控制器系统也不一样,不具备控制器研发的厂家提供的工业机器人也一定不怎么样,可以了解一下伯朗特这个工业机器人厂家,他们这边的工业机器人运动控制器是自主研发的,操作无限简单。
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