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工业机器人的“大脑”助力智能工厂建设

供稿:中国工控网 2016/7/19 10:43:31

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  • 关键词: 工业机器人 智能工业机器人 智能工厂
  • 摘要:就如人的四肢需要大脑的指挥才能行动,工业机器人也需要大脑的指挥才能工作。而控制系统素有“工业机器人大脑”之称,工业机器人有了控制系统才能让自己的机械手臂正常运转,才能实现真正的智能工厂。那么,工业机器人的控制系统究竟是怎样的?下面,小编就化身技术达人,为大家讲解一番。

  就如人的四肢需要大脑的指挥才能行动,工业机器人也需要大脑的指挥才能工作。而控制系统素有“工业机器人大脑”之称,工业机器人有了控制系统才能让自己的机械手臂正常运转,才能实现真正的智能工厂。那么,工业机器人的控制系统究竟是怎样的?下面,小编就化身技术达人,为大家讲解一番。

  讲解之前,先来普及概念。什么是控制系统?机器人的控制系统一般都用于接收传感器的检测信号,并根据操作任务的要求来驱动机械臂中的各台电动机正常运转。就像人的活动需要依赖自身的感官一样,机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态,其内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态,外部传感器信号则被用来检测工作环境的变化。而机器人的内外部传感系统组合起来才能成一个完整的控制系统。

  一个完整的工业机器人运动控制系统包含四个部分:执行机构----伺服电机或步进电机;驱动机构----伺服或者步进驱动器;控制机构----运动控制器,做路径和电机联动的算法运算控制;控制方式----有固定执行动作方式的,那就编好固定参数的程序给运动控制器。这四个部分各司其职,才能让机器人达到理想的运行效果。那么,机器人控制系统有哪些基本功能呢?

  简而言之,工业机器人控制系统有以下几项基本功能:控制机械臂末端执行器的运动位置(即控制末端执行器经过的点和移动路径);控制机械臂的运动姿态(即控制相邻两个活动构件的相对位置);控制运动速度(即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律);控制运动加速度(即控制末端执行器在运动过程中的速度变化);控制机械臂中各动力关节的输出转矩:(即控制对操作对象施加的作用力);具备操作方便的人机交互功能,机器人通过记忆和再现来完成规定的任务;使机器人对外部环境有检测和感觉功能。工业机器人配备视觉、力觉、触觉等传感器进行测量、识别,判断作业条件的变化。

  由此来看,控制系统对于工业机器人来说可谓至关重要,控制着工业机器人运作的方方面面。而这样的精准的控制是由哪些技术实现的呢?就小编梳理的情况来看,工业机器人控制系统的关键技术主要包括以下几个:

  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。

  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。

  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。

  网络化机器人控制器技术:目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。

  工业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。而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。


审核编辑(王静)
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