详解工业机器人

 

1、机器人的控制系统

 

“控制”的目的是指被控对象会按照者所期望的方式产生行为。“控制”的基本条件是了解被控对象的特性。

 

“实质”是对驱动器输出力矩的控制。机器人的控制系统

 

 

 

2、机器人的基本工作原理

 

工作原理是示教再现；示教也称导引示教，既是人工导引机器人，一步步按实际需求动作流程操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的姿态、位置、工艺参数、运动参数等，并自动生成一个连续执行的程序。完成示教后，只需要给机器人一个启动命令，机器人将会地自动按照示教好的动作，完成全部流程；

 

 

 

3、机器人控制的分类

 

1）按照有无反馈分为开环控制与闭环控制。

 

开环***控制的条件：***地知道被控对象的模型，并且这一模型在控制过程中保持不变。

 

2）按照期望控制量分为力控制、位置控制与混合控制。

 

位置控制分为单关节位置控制（位置反馈，位置速度反馈，位置速度加速度反馈）、多关节位置控制。

 

多关节位置控制分为分解运动控制、集中控制力控制分为：直接力控制、阻抗控制、力位混合控制。

 

3）智能化的控制方式

 

模糊控制、自适应控制、***优控制、神经网络控制、模糊神经网络控制 、专家控制。

 

4.控制系统硬件配置及结构、电气硬件、软件架构

 

由于机器人的控制过程中涉及大量的坐标变换和插补运算以及较低层的实时控制。所以，目前市面上机器人控制系统在结构上大部分采用分层结构的微型计算机控制系统，通常采用的是两级计算机伺服控制系统。

 

 

 

1）具体流程

 

主控计算机接到工作人员输入的作业指令后，首先分析解释指令，确定手的运动参数。然后进行运动学、动力学和插补运算，***后得出机器人各个关节的协调运动参数。这些参数经过通信线路输出到伺服控制级，作为各个关节伺服控制系统的给定信号。关节上的伺服驱动器将此信号D/A转换后驱动各个关节产生协调运动。

 

传感器将各个关节的运动输出信号反馈回伺服控制级计算机形成局部闭环控制，达到***的控制机器人在空间的运动。

 

 

 

2）基于PLC的运动控制

 

两种控制方式：

 

①利用PLC的输出端口使用脉冲指令来产生脉冲驱动电机，同时使用通用I/O或者计数零部件来实现伺服电机的闭环位置控制

 

②使用PLC外部扩展的位置控制模块来实现电机的闭环位置控制，这种方式主要是以发高速脉冲控制，属于位置控制方式，位置控制一般都是点到点的位置控制方式较多。

 

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机器人重要参数

 

 

 

机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的***高操作性能等情况，是设计、应用机器人必须考虑的问题。机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、工作载荷等。

 

 

 

1、自由度

 

是指机器人具有的独立运动的坐标轴数量。

 

机器人的自由度是指确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数量。机器人的自由度数一般等于关节数量。

 

常见机器人自由度数一般有5～6个。有些机器人还附带有外部轴。

 

2、关节

 

即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。

 

 

 

3、工作范围

 

工业机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间范围。

 

其形状取决于机器人的自由度数和各运动关节的类型与配置。机器人的工作范围一般有：图解法和解析法这两种方法表示。

 

 

 

4、速度

 

机器人在工作过程中带载荷条件下、匀速运动过程时，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。

 

5、工作负载

 

是指机器人手腕前端安装负荷在工作范围内任何位置上所能承受的***大重量，一般用质量、力矩、惯性矩表示。

 

还和运行速度和加速度大小等参数有关，工作负载一般用高速运行时机器人所能抓取的工件重量作为负载承受能力为指标。

 

搬运机器人的负荷重量，必须考虑抓手和工件的合计。

 

 

 

 

 

6、分辨率

 

是指机器人能够实现的***小移动距离或***小转动角度 。

 

7、精度

 

重复性或重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异性。比如你要求一个轴走 100 mm 结果 ***次 实际上他走了 100.01 重复一次同样的动作 他走了99.99 这之间的误差 0.02 就是重复定位精度。它是衡量一列误差值的集中程度，即重复度。机器人精度机不单取决与关节减速机及传动装置，且对机械装配工艺存在很大关系，很多由于装配不到位导致机器人重复定位精度下降。