I. Funktionen, die durch industrielles Roboterkontrollsystem erreicht werden sollen
Das Roboterkontrollsystem ist ein wichtiger Bestandteil des Roboters, mit dem der Bediener eine bestimmte Arbeitsaufgabe abgeschlossen hat. Die grundlegenden Funktionen sind wie folgt:
1. Memory -Funktion:Speichern Sie die Reihenfolge des Betriebs, den Bewegungsweg, den Bewegungsmodus, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Informationen zum Produktionsprozess.
2. Demonstrationsfunktion:Offline -Programmierung, Online -Demonstration, indirekte Demonstration. Der Online -Unterricht umfasst zwei Arten von Unterrichtskästen und geführten Lehren.
3.Kontaktfunktion mit peripheren Geräten:Eingabe- und Ausgabeschnittstelle, Kommunikationsschnittstelle, Netzwerkschnittstelle, Synchronisationsschnittstelle.
4. Funktionseinstellungsfunktion:Joint, absolut, Tool, benutzerdefinierte vier Arten von Koordinatensystemen.
5. Human-Machine-Schnittstelle:Demonstrationsbox, Betriebsfeld, Anzeige.
6. Sensor -Schnittstelle:Positionserkennung, Sicht, Berührung, Kraft usw.
7.Position Servofunktion:Roboter-Multi-Achsen-Verknüpfung, Bewegungssteuerung, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsregelung, dynamische Kompensation usw.
8. Funktionsdiagnose und Sicherheitsschutzfunktion:Systemstatusüberwachung während des Betriebs, Sicherheitsschutz unter Fehlerzustand und Verwerfungs-Selbstdiagnose.
Ii. Die Zusammensetzung des industriellen Roboterkontrollsystems
1. Steuercomputer:Steuerungsbefehlsorganisation des Steuerungssystems. Im Allgemeinen Mikrocomputer, Mikroprozessor 32- Bit, 64- Bit usw. wie die CPU -Serie Pentiumserie und andere CPU -Arten.
2. Unterrichtskasten:Unterrichten von Roboter-Trajektorien- und Parametereinstellungen sowie allen Interaktionsvorgängen des Mensch-Computers mit einer eigenen unabhängigen CPU und der Speichereinheit sowie dem Hauptcomputer der seriellen Kommunikation, um die Interaktion mit Informationen zu erreichen.
3. Betriebsfeld:Es besteht aus verschiedenen Betriebsschaltflächen und Statusanzeigenlichtern und führt nur den Grundfunktionsvorgang aus.
4. Festplatten- und Diskettenspeicher:Das periphere Speicher für die Speicherung des Arbeitsprogramms des Roboters.
5. Digitale und analoge Eingabe und Ausgabe:Eingabe oder Ausgabe verschiedener Status- und Steuerbefehle.
6. Druckerschnittstelle:Notieren Sie die Notwendigkeit, eine Vielzahl von Informationen auszugeben.
7. Die Sensorschnittstelle:Für die automatische Erkennung von Informationen, um die reibungslose Kontrolle des Roboters zu erreichen, im Allgemeinen für die Kraft-, Berührungs- und Sichtsensoren.
8. Achsencontroller:Vervollständigen Sie die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Robotergelenke.
9. Hilfsausrüstungskontrolle:Wird mit dem Roboter mit der Kontrolle der Hilfsgeräte verwendet, z. B. Handklauenvariatoren und so weiter.
10. Kommunikationsschnittstelle:Erkennen Sie den Austausch von Roboter und anderen Geräteinformationen, im Allgemeinen serielle Schnittstelle, parallele Schnittstelle usw.
11. Netzwerkschnittstelle
(1) Ethernet -Schnittstelle: Über das Ethernet, um eine Reihe von oder eine einzelne Roboter -Direkt -PC -Kommunikation zu erreichen Das TCP / IP -Kommunikationsprotokoll über die Ethernet -Schnittstelle wird in die Daten und Programme in jedem Robotercontroller geladen.
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III, Industrie -Roboter -Steuerungssystemklassifizierung
1.Programm -Steuerungssystem:Zu jedem Freiheitsgrad, um eine bestimmte Regelmäßigkeit der Kontrollrolle aufzuerlegen, kann der Roboter die erforderliche räumliche Flugbahn erreichen.
2. Anpassungssteuerungssystem:Wenn sich die externen Bedingungen ändern, um die erforderliche Qualität zu gewährleisten, oder um die Qualität der Kontrolle durch die Anhäufung der Erfahrung selbst zu verbessern, basiert der Prozess auf dem Zustand der Betriebsmaschine und der Servofehlerbeobachtung und passt sich dann ein Die Parameter des nichtlinearen Modells, bis der Fehler verschwindet. Die Struktur und die Parameter eines solchen Systems können sich mit Zeit und Bedingungen automatisch ändern.
3.Artificial Intelligence System:Es ist unmöglich, das Bewegungsprogramm im Voraus vorzubereiten, muss jedoch während des Bewegungsprozesses gemäß den erhaltenen Informationen über den umgebenden Zustand in Echtzeit ermittelt werden.
4. Punkt Typ:Der Roboter muss die Position des Endeffektors unabhängig vom Pfad genau kontrollieren.
5. TRAJECTORY -Typ:Der Roboter muss sich entsprechend der gelehrten Flugbahn und Geschwindigkeit bewegen.
6. Control Bus:Internationales Standard -Bushaltungssystem. Nehmen Sie den internationalen Standardbus als Kontrollbus des Steuerungssystems wie VME, Multi-Bus, STD-Bus und PC-Bus an.
7. schütztes Bushaltungssystem:Der Hersteller definiert seine eigene Nutzung des Busses als Kontrollsystembus.
8. Programmiermethode:Programmiersystem für physische Einstellung. Setzen Sie feste Limitschalter durch den Bediener, um den Programmbetrieb von Starten und Stoppen zu realisieren, der nur zum einfachen Abholen und Platzieren von Vorgängen verwendet werden kann.
9.online -Programmierung:Durch die menschliche Lehre, um den Betrieb des Informationsgedächtnisprozesses Programmiermethoden zu vervollständigen, einschließlich direkter Unterrichtsunterrichts- und Unterrichtsunterricht.
10.Offline -Programmierung:Nicht zum tatsächlichen Betrieb des Roboter -Direktunterrichts, sondern sich von der tatsächlichen Betriebsumgebung abgelöst.
Iv. Die Struktur des Robotersteuerungssystems
Das Roboter -Steuerungssystem kann gemäß seinem Steuermodus in drei Kategorien unterteilt werden.
(1) Zentrales Steuerungssystem (CentralizedControlSystem):Ein Computer, um alle Kontrollfunktionen, einfache Struktur, niedrige Kosten, aber schlechte Echtzeit, die schwer zu erweitern ist, im frühen Roboter in dieser Struktur häufig verwendet werden.
PC-basiertes zentrales Kontrollsystem, das die Eigenschaften der Offenheit der PC-Ressourcen voll ausnutzt, kann erreicht werden: Eine Vielzahl von Steuerkarten, Sensorgeräten usw. kann über den Standard-PCI-Steckplatz oder über die Standardserie in das Steuerungssystem integriert werden Port, paralleler Port. Die Vorteile des zentralisierten Steuerungssystems sind: niedrigere Hardwarekosten, einfach zu sammeln und zu analysieren, die die optimale Steuerung des Systems, eine bessere Integrität und Koordination und die PC-basierte Systemhardwareerweiterung, einfacher zu realisieren, bequemer. Seine Mängel sind auch offensichtlich: Die mangelnde Flexibilität bei der Systemkontrolle, Kontrollgefahren sind leicht zu konzentrieren, sobald der Versagen, seine Auswirkungen auf eine Vielzahl schwerwiegender Folgen; Aufgrund der hohen Echtzeitanforderungen von Industrieboots, wenn das System eine große Anzahl von Datenberechnungen durchführt, wird die Reaktion des Systems auf Multitasking auch die Echtzeit-Art des Systems verringern. Echtzeit Natur des Systems; Darüber hinaus verbindet das System die Komplexität des Systems, wodurch die Zuverlässigkeit des Systems verringert wird.
(2) Master-Slave-Steuerungssystem:Die Master- und Slave -Prozessoren werden verwendet, um alle Kontrollfunktionen des Systems zu realisieren. Die Master-CPU erkennt das Management, die Koordinate-Transformation, die Generierung von Trajektorien und die Selbstdiagnose von Systemen usw. Sein Kompositionsblockdiagramm. Das Echtzeit des Master-Slave-Steuermodus ist besser und für eine hohe Präzisionsregelung geeignet, aber seine Systemskalierbarkeit ist schlechte Wartungsschwierigkeiten.
(3) dezentrales Steuerungssystem (DistributeControlSystem):Gemäß der Art des Systems und der Art und Weise, wie die Systemsteuerung in mehrere Module unterteilt ist, verfügt jedes Modul über eine andere Kontrollaufgabe und Kontrollstrategie, die Modi können eine Master-Slave-Beziehung sein, können ebenfalls gleich sein. Diese Art der Echtzeit ist gut, leicht zu realisieren, dass Hochgeschwindigkeit, hochpräzise Kontrolle, leicht zu erweitern ist, intelligente Kontrolle kann realisiert werden, ist die derzeitige beliebte Art und Weise.
Die Hauptidee ist "dezentrale Kontrolle, zentralisiertes Management", dh das System seiner Gesamtziele und -aufgaben kann integrierte Koordination und Verteilung und durch die Koordination von Subsystemen zur Vervollständigung der Kontrollaufgabe, des gesamten Systems in der Funktionale , logische und physikalische Aspekte sind dezentralisiert, sodass das DCS -System auch als zentrales Steuerungssystem oder dezentrales Steuerungssystem bezeichnet wird. . In dieser Struktur bestehen die Subsysteme aus Controllern und verschiedenen kontrollierten Objekten oder Geräten, und die Subsysteme kommunizieren durch Netzwerke und so weiter. Die verteilte Kontrollstruktur bietet ein offenes, Echtzeit- und genaues Roboter-Steuerungssystem. In verteilten Systemen werden häufig zwei Kontrollstufen verwendet.
Ein zweistufiges verteiltes Steuerungssystem besteht normalerweise aus einer oberen Maschine, einer unteren Maschine und einem Netzwerk. Die obere Maschine kann unterschiedliche Algorithmen zur Planung und Steuerung von Trajektorien durchführen, und die untere Maschine führt die Forschung und Implementierung der Interpolationsunterteilung und der Steuerungsoptimierung durch. Die oberen und unteren Maschinen funktionieren über einen Kommunikationsbus, der hier in Form von Rs -232, rs -485, eee -488 und USB -Bussen in Form von Rs -232 und USB -Bussen vorliegt.
Heutzutage bietet die Entwicklung von Ethernet und Fieldbus -Technologie schnellere, stabile und effektive Kommunikationsdienste für Roboter. Speziell Fieldbus, das auf die Produktionsstelle angewendet wird, bei der Mikrocomputerisierung von Mess- und Steuerungsgeräten, um eine digitale Kommunikation mit bidirektionalem Multi-Knoten zwischen der Bildung einer neuen Art von Netzwerk-integriertem, vollständig verteiltem Steuerungssystem-Fieldbus-Steuerungssystem FCS (FALLEDBUSCONTROLSYSTEM) (FAGEDBUSCONTROLISTEM) zu erreichen . Im Fabrikproduktionsnetz werden die Geräte, die über das Feldbus verbunden werden können, gemeinsam als "Feldgeräte/Instrumente" bezeichnet. Aus Sicht der Systemtheorie können industrielle Roboter als Produktionsausrüstung in einer Fabrik auch als Feldgeräte eingestuft werden. Die Einführung der Fieldbus -Technologie in Robotersystemen erleichtert die Integration von Robotern in industrielle Produktionsumgebungen.
Die Vorteile des verteilten Steuerungssystems sind: gute Systemflexibilität, verringerte Gefahr des Kontrollsystems, dezentrale Steuerung mit Multiprozessoren, die der parallelen Ausführung von Systemfunktionen förderlich sind, die Verarbeitungseffizienz des Systems verbessert und die Reaktionszeit verkürzt.
Für Industrie -Roboter mit mehreren Freiheitsgraden verarbeitet der zentralisierte Kontroll die Kopplungsbeziehung zwischen den individuellen Kontrollachsen gut und kann sehr einfach kompensiert werden. Wenn jedoch die Anzahl der Achsen bis zu dem Punkt zunimmt, an dem der Kontrollalgorithmuskomplex komplex ist, verschlechtert sich seine Kontrollleistung. Wenn die Anzahl der Achsen oder der Kontrollalgorithmus im System komplex wird, kann dies außerdem zu einer Neugestaltung des Systems führen. Im Gegensatz dazu hat die verteilte Struktur jede Bewegungsachse von einem einzelnen Controller, was bedeutet, dass das System eine weniger Achsen-Bogey und eine höhere Systemrekonfigurierbarkeit aufweist.