工业机器人电气控制系统.ppt

四、 机器人控制原则 电—液压伺服控制系统 机器人的伺服控制系统 电枢控制（续） 示教盒的上壳布局 工业机器人的电控系统硬件组成 示教盒的下壳布局 工业机器人的电控系统硬件组成 元件一览 主要元件： LCD显示器 VGA液晶板 RS485-RS232转换器 键盘贴膜 主控板与按键板 急停、使能开关及电 缆插座 工业机器人的电控系统硬件组成 5.5 工业机器人系统软件设计 工业机器人的软件设计 1.功能分析 参数设置 状态监控 示教 运动学分析 文件管理 程序控制与管理 错误提示 参数设置 主要包括各关节的起点、终点位置设置、速度设置以及加减速度设置 工业机器人的软件设计 状态显示 各关节运行、停止、报警、左右限位以及系统总的运行模式显示 工业机器人的软件设计 示教 记录运行的数据，存入文件，以备调用 工业机器人的软件设计 运动学分析 给定手抓抓取的位姿，求得各关节的角度 工业机器人的软件设计 机器操作界面 机器控制软件 DLL运动函数库 运动控制卡驱动程序 运动控制卡（硬件） 机器操作员 驱动器1 电机1 驱动器2 电机2 驱动器3 电机3 驱动器4 电机4 驱动器5 电机5 驱动器6 电机6 PC机 步进/伺服 驱动电机 2.软件实现流程 树状图 DLL运动函数库 工业机器人的软件设计 系统软件流程图 单轴运行流程 综合考虑机械本体、目标要求、开发周期等各种因素：VB的代码运行速度慢，线程不安全； 软件设计采用线程安全的Visual C++ 进行程序设计，开放性强， 非常方便调用动态链接库函数DLL，有效缩短开发周期。 3.开发平台 工业机器人的软件设计 THANK YOU 交流伺服电机 主要优点： 机械特性比较硬连续工作区范围更大；，无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低； 定子绕组散热比较方便； 惯量小，易于提高系统的快速性； 适应于高速大力矩工作状态； 同功率下有较小的体积和重量 5.3 机器人控制系统关键组成部件 编码器 闭环控制是提高运动控制系统运动精度的重要手段，而位置检测传感器则是构成闭环控制必不可少的重要元件。 位置检测传感器对控制对象的实际位置进行检测，并将位置信息传送给运动控制器，由运动控制器根据控制对象的实际值调整输出信号。常用的位置传感器有电位器、编码器、光栅尺、差动变压器、旋转变压器等。 以输出信号来分，有增量型编码器和绝对型编码器。 工业机器人有电机都是应用的绝对编码器。 5.3 机器人控制系统关键组成部件 交流伺服电机驱动器 交流伺服的组成： 永磁同步交流伺服电动机； 全数字交流永磁同步伺服驱动器。 伺服驱动器有两个部分组成： 驱动器硬件和控制算法； 控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术 5.3 机器人控制系统关键组成部件 交流伺服驱动器主要有： 伺服控制单元； 功率驱动单元； 通信接口单元。 5.3 机器人控制系统关键组成部件 伺服进给系统的要求 1. 调速范围宽 rn = n min / n max 2 定位精度高 3 有足够的传动刚性和高的速度稳定性 5.3 机器人控制系统关键组成部件 4. 快速响应，无超调 为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还 要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为机器人在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小重复误差。 5. 低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过 载能力在短时间内可以过载4-6倍而不损坏。 6. 可靠性高 5.3 机器人控制系统关键组成部件 伺服驱动器的接线： ? 1. 主回路接线： 1）驱动器R、S、T电源线的连接； 2）驱动器与电动机电源线之间的接线； ? 2. 控制电源类接线： 1）R T控制电源接线；2）I/O接口控制电源接线； ? 3. 信号指令线 1)指令接口 2)I/O接口 3)反馈检测类接线 5.3 机器人控制系统关键组成部件 交流伺服驱动器工作模式选择 伺服驱动器有三种控制方式： 1)速度控制方式； 2)转矩控制方式； 3)位置控制方式。 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。 位置控制是通过发脉冲来控制的。 5.3 机器人控制系统关键组成部件 运动控制卡 运动控制卡是根据运动控制的要求和传感器的信号，进行必要的逻辑、数字运算，为电机或其他动力和执行装置提供正确的控制信号，以实现预定运动轨迹的装置。 运动控制卡在机器人运动控制系统中处于核心地位，它的性能好坏对整个控制系统有决定性作用。 5.3 机器人控制系统关键组成部件 主要性能指标： 插补功能； 伺服控制功能； 最大控制轴数； 采样周期； 安全性能； 5.3 机器人控制系统关键组成部件 控制轨迹分为：