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工业机器人控制系统

tjwktwp  发布于:2015-12-10

(三)、工业机器人控制系统分类 
  
1)程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。 
  
2)自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。     3)人工智能系统:事先无法编制运动程序,而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。  驱动方式:参见工业机器人驱动系统。  运动方式: 
  
4)点位式:要求机器人准确控制末端执行器的位姿,而与路径无关;          fae【中国自动化网社区】fa1daa【http://sns.ca800.com】e675ae2

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5)轨迹式:要求机器人按示教的轨迹和速度运动。 
  
6)控制总线: 国际标准总线控制系统。采用国际标准总线作为控制系统的控制总线,
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   7)自定义总线控制系统:由生产厂家自行定义使用的总线作为控制系统总线。     e4【中国自动化网社区】cdb8c4【http://sns.ca800.com】db

   8)编程方式: 物理设置编程系统。由操作者设置固定的限位开关,实现起动,停车的程序操作,只能用于简单的拾起和放置作业。 
  
9)在线编程:通过人的示教来完成操作信息的记忆过程编程方式,包括直接示教(即手把手示教)模拟示教和示教盒示教。
 
  
10)离线编程:不对实际作业的机器人直接示教,而是脱离实际作业环境,生成示教程序,通过使用高级机器人,编程语言,远程式离线生成机器人作业轨迹。  
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(四)、机器人控制系统结构      机器人控制系统按其控制方式可分为三类。8c2【中国自动化网社区】e144de【http://sns.ca800.com】ab5bb7e

机器人控制系统按其控制方式可分为三类。 
   
1)集中控制系统(Centralized Control System ):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。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;由于工业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。8c2【中国自动化网社区】e144de【http://sns.ca800.com】ab5bb7e

   2)主从控制系统: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。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。8c2【中国自动化网社区】e144de【http://sns.ca800.com】ab5bb7e

3)分散控制系统(Distribute Control System ):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DCS 系统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。8c2【中国自动化网社区】e144de【http://sns.ca800.com】ab5bb7e

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-232RS-485EEE-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FCS ( Filed bus Control System )。在工厂生产网络中,将可以通过现场总线连接的设备统称为现场设备/仪表。从系统论的角度来说,工业机器人作为工厂的生产设备之一,也可以归纳为现场设备。在机器人系统中引入现场总线技术后,更有利于机器人在工业生产环境中的集成。d7e69【中国自动化网社区】c2e2c6【http://sns.ca800.com】cd1de7

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。d7e69【中国自动化网社区】c2e2c6【http://sns.ca800.com】cd1de7

对于具有多自由度的工业机器人而言,集中控制对各个控制轴之间的藕合关系处理得很好,可以很简单的进行补偿。但是,当轴的数量增加到使控制算法变得很复杂时,其控制性能会恶化。而且,当系统中轴的数量或控制算法变得很复杂时,可能会导致系统的重新设计。与之相比,分布式结构的每一个运动轴都由一个控制器处理,这意味着,系统有较少的轴间祸合和较高的系统重构性。d7e69【中国自动化网社区】c2e2c6【http://sns.ca800.com】cd1de7

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