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机器人控制系统的功能要求及主要种类

发布者:admin发表时间:2018-12-19 18:42:41
机器人控制系统的功能要求

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。

机器人控制系统的主要种类

控制系统的任务,是根据机器人的作业指令程序、以及从传感器反馈回来的信号,支配机器人的执行机构去完成的运动和功能。 假如机器人不具备信息反馈特征,则为开环控制系统;若具备信息反馈特征,则为闭环控制系统。

根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。

根据控制运动的形式可分为点位控制和轨迹控制。

工业机器人控制系统组成

1、控制计算机:控制系统的调度指挥中心机构。

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

1)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。

2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。

机器人控制系统结构方式

集中控制系统

用一台计算机实现全部控制功能,结构简单,成本低,但实时性差,难以扩展,在早期的机器人中常采用这种结构,其构成框图,如图所示

永发彩票基于PC的集中控制系统里,充分利用了PC资源开放性的特点,可以实现很好的开放性:多种控制卡,传感器设备等都可以通过标准PCI插槽或通过标准串口、并口集成到控制系统中。

集中式控制系统的优点是:硬件成本较低,便于信息的采集和分析,易于实现系统的最优控制,整体性与协调性较好,基于PC的系统硬件扩展较为方便。

其缺点也显而易见:系统控制缺乏灵活性,控制危险容易集中,一旦出现故障,其影响面广,后果严重;由于机器人的实时性要求很高,当系统进行大量数据计算,会降低系统实时性,系统对多任务的响应能力也会与系统的实时性相冲突;此外,系统连线复杂,会降低系统的可靠性。

主从控制方式

采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能。主CPU实现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等:从CPU实现所有关节的动作控制。其构成框图,如图所示。

主从控制方式系统实时性较好,适于高精度、高速度控制,但其系统扩展性较差,维修困难。

分散控制方式

按系统的性质和方式将系统控制分成几个模块,每一个模块各有不同的控制任务和控制策略,各模式之间可以是主从关系,也可以是平等关系。这种方式实时性好,易于实现高速、高精度控制,易于扩展,可实现智能控制,是目前流行的方式,其控制框图如图所示。

其主要思想是“分散控制,集中管理”,即系统对其总体目标和任务可以进行综合协调和分配,并通过子系统的协调工作来完成控制任务,整个系统在功能、逻辑和物理等方面都是分散的,所以又称为集散控制系统或分散控制系统。

这种结构中,子系统是由控制器和不同被控对象或设备构成的,各个子系统之间通过网络等相互通讯。分布式控制结构提供了一个开放、实时、精确的机器人控制系统。分布式系统中常采用两级控制方式。

两级分布式控制系统

通常由上位机、下为机和网络组成。上位机可以进行不同的轨迹规划和控制算法,下位机进行插补细分、控制优化等的研究和实现。上位机和下位机通过通讯总线相互协调工作,这里的通讯总线可以是RS-232、RS-485、EEE-488以及USB总线等形式。

现在,以太网和现场总线技术的发展为机器人提供了更快速、稳定、有效的通讯服务。尤其是现场总线,它应用于生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向多结点数字通信,从而形成了新型的网络集成式全分布控制系统—现场总线控制系统。

分布式控制系统的优点在于:系统灵活性好,控制系统的危险性降低,采用多处理器的分散控制,有利于系统功能的并行执行,提高系统的处理效率,缩短响应时间。