《工业机器人技术基础 》课件——第六章 工业机器人控制系统.pptx

工业机器人技术基础

■智能制造学院

感知系统

感知系统是工业机器人的“感知器官”,类似人的五官，负责检测和收集机器人自身状态信息(机器人的位置、姿态、速度等信息)和周围环境信息(物体位置、运动状态、距离等),转换成可处理的数据反馈给控制系统。

控制系统

控制系统是工业机器人的“大脑”,负责接收感知系统的信息，根据预设的程序和算法，对信息进行处理，通过向驱动系统发出指令，对机器人的运动进行控制，如运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作时间等。

机械系统

机械系统是工业机器人的基础结构，决定了机器人的外形及基本运动形态。机械部分通常由传动机构、机座、腰部、臂部、腕部、末端执行器组成,有的工业机器人还具备行走系统。

驱动系统

驱动系统是工业机器人的动力来源，负责根据控制系统的指令驱动机械部分运动，实现指定操作。驱动系统通常由驱动装置和传动装置等组成，通常采用电气、液压、气压驱动方式或是几种方式的结合，根据实际需要选择合适的驱动方式。

复习内容：

复习内容：工业机器人由机械系统、驱动系统、感知系统、控制系统等部分组成。

第六章工业机器人控制系统

CONTENTS

目录6.1工业机器人控制系统功能及组成

◆6.2工业机器人控制系统分类和结构

◆6.3工业机器人控制器

6.4工业机器人控制系统控制方法

6.5工业机器人网络通信系统

◆6.6工业机器人典型控制系统应用

6.1工业机器人控制系统功能及组成

工业机器人控制器

电线

工业机器人本体

控制软件

工业机器人启动与维护软件

电脑系统集成中间件

控制器连接程序库

离线编程软件等

工业机器人控制系统是工

业机器人的大脑和神经中枢，

负责接收外部指令、处理数据、

发出控制信号，确保机器人能

够按照预设的程序或实时指令

进行精确、高效的操作。

工业机器人控制系统如图

6-1所示，结合了先进的计算

机技术、传感器技术、控制理

论以及网络通信技术，为工业

机器人的运动、感知、决策和

交互提供了强大的支撑。

周边设备

可编程控制器

机器视觉传感器

应用领域配件：弧焊，包装、涂装、码垛等配件

示教器

多功能示教器

6.1工业机器人控制系统功能及组成

标准组件

工业机器人的控制系统主要是对工业机器人工作过程中动作的顺序、应到达的位置及姿势、路径轨迹及

规划、动作时间间隔及末端执行器施加在被作用物上的力和力矩等进行控制。工业机器人的控制系统是工业机器人研究领域中的核心问题之一。

6.1.1工业机器人控制系统特点

工业机器人的控制与其机构运动学和动力学有着密不可分的关系，因而要使工业机器人的臂、腕及末端执行器等部位在空间具有准确无误的位置和姿势，就必须要在不同的坐标系中进行准确描述。并且随着基准坐标系不同而要做适当的坐标变换，同时要经常求解运动学和动力学问题。

描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着工业机器人的运动及环境而变化。又因为工业机器人往往具有多个自由度，所以会引起其运动变化的变量不止一个，而且各个变量之间一般都存在耦合问题。这就使得工业机器人的控制系统不仅是一个非线性系统，而且是一个多变量系统。

对工业机器人的任一位置和姿势都可以通过不同的方式和路径到达，因而工业机器人的控制系统还需要解决控制算法优化问题。

6.1工业机器人控制系统功能及组成

工业机器人控制系统是实现工业机器人运动和操作的关键部分，具有多种主要功能，包括示教在线、运动控制、

程序控制、实时监控与故障诊断等多种控制功能。

1.示教再现功能

示教包括离线编程、在线示教和间接示教。在线示教又可以分为示教盒示教和导引示教两种。

①离线编程是指操作者在编程软件里构建整个机器人工作应用场景的三维虚拟环境，然后根据加工工艺等相关需求，进行一系列操作，自动生成机器人的运动轨迹，即控制指令，然后在软件中仿真与调整轨迹，最后生成机器人执行程序传输给机器人。

②示教编程是一项成熟的技术，它是目前大多数工业机器人的编程方式。采用这种方法，程序编制是在机器人现场进行的。

③间接示教编程：利用装在示教盒上的按钮驱动机器人按需要的顺序进行操作。机器人每一个关节对应着示教盒上的一对按钮，以分别控制该关节正反方向的运动。是目前广泛使用的一种示教编程方式。

操作人员通过示教器或示教手柄引导末端执行器进行示教，将动作顺序、运动速度、位置等信息以某种方式预先教给工业机器人。控制系统将这些操作过程自动记录在存储器中。当需要再现这些操作时，控制系统会重放存储器中存储的内容，从而实现工业机器人的精确复现。

6.1.2工业机器人控制系统的主要功能

2.运动控制功能