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工业机器人电气控制系统简述

机器人电气控制系统概述n机器人控制系统的基本结构n工业机器人控制系统构成方案比较n机器人的关键部件简介n常用可编程控制器PLC

机器人控制系统的基本结构从基本机构上看，一个典型的机器人电气控制系统主要由上位计算机、运动控制器、驱动器、电动机、执行机构和反馈装置构成。

工业机器人控制系统构成方案比较n基于PLC的运动控制n基于PC+运动控制卡的运动控制n纯PC机控制

基于PLC的运动控制PLC进行运动控制有两种：1、利用PLC的某些输出端口使用脉冲输出指令来产生脉冲驱动电机，同时使用通用I/O或者计数部件来实现电机的闭环位置控制;2、使用PLC外部扩展的位置模块来进行电机的闭环位置控制,从而可以大大提高运动控制的速度和精度。

基于PC+运动控制卡的机器人控制

单纯的PC控制完全采用PC机的全软件形式的机器人系统。在高性能工业PC和嵌入式PC（配备专为工业应用而开发的主板）的硬件平台上，可通过软件程序实现PLC和运动控制等功能，实现机器人需要的逻辑控制和运动控制。当然，PC机同时具有高性能的任务管理功能和人机交互功能。在通过高速的工业总线进行PC与驱动器的实时通讯，显著的提高机器人的生产效率和灵活性。不过，在提供灵活的应用平台的同时，也大大提高了开发难度和延长了开发周期。由于其结构的先进性，这种结构代表了未来机器人控制结构的发展方向。

机器人的关键部件简介n编码器n驱动器n传感器

编码器闭环控制是提高机器人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。工业机器人电机都是应用的绝对编码器。

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。

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?4.通讯接线

传感器在机器人控制系统中有各种不同的物理量(如位移、压力、速度等)需要测量与控制，如果没有传感器对原始的各种参数进行精确而可靠的检测，那么对机器人的各种控制是无法实现的。因此能把各种不同的非电量转换成电量的传感器便成为机器人控制系统中不可缺少的组成部分。传感器：传感器是一种以一定的精确度将被测量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量(如电量)的测量部件或装置。

传感器的分类称重传感器：电阻应变式称重传感器，用于检测工件重量。机械开关：普通接近开关，用于检测运动部分是否到位。光电开关：包括对射式、反射板式、漫反射式红外线光电开关，用于检测工件位置。磁性开关：用于检测运动部分是否到位。材质传感器：用于检测工件材质。位移传感器：滑动电阻式位移传感器，用于检测孔深。颜色传感器：包括颜色传感器和色标传感器，用于检测工件颜色。色标传感器形状传感器光纤传感器：光在调制区内,外界信号与光的相互作用,可能引起光的强度,波长,频率,相位,偏振态等光学性质的变化,从而形成不同的调制---抗干扰能力

?触觉传感器?红外传感器?力传感器?超声传感器?激光传感器?电子罗盘—倾角?GPS?条码扫描器?电子标签

常用可编程控制器PLC欧姆龙CP1H:拥有4路高速脉冲输出和4轴高速计数功能，运算速度快，自带模拟量输入输出接口，非常适合码垛机和桌面柔性加工系统，本体价格低廉，但部分扩展模块（如Profibus总线模块和以太网模块）价格较高。三菱FX3U:拥有3路高速脉冲输出，运算速度快，适合桌面柔性加工系统和自动化输送线单元，本体价格较高。模拟量需要扩展。西门子S200系列：拥有2路低速脉冲输出，适合自动化输送线单元，本体价格低廉，但部分扩展模块价格较高。模拟量需要扩展。西门子S200XP系列：拥有2路高速脉冲输出，自带模拟量输入输出接口，适合码垛机和桌面柔性加工系统（需增加定位模块），本体价格低廉，但部分扩展模块价格较高。

电气元器件断路器：系统的总电源开关，同时为系统提供过流、短路及漏电保护；噪声滤波器：过滤供电系统中的电噪声交流继电接触器：进行强电的开关控制直流继电器：进行弱电的开关控制；按钮、指示灯、急停按钮：负责系统运行的控制、状态指示及紧急停止。开关电源：提供控