I. Konzept des Roboterkontrollsystems
Ein Roboterkontrollsystem ist ein Managementsystem mit eigenen Zielen und Funktionen, die aus einem Kontrollfach, einem Kontrollobjekt und einem Kontrollmedium bestehen. Ein Steuerungssystem impliziert, dass eine interessierte oder veränderbare Menge innerhalb eines Maschine, eines Mechanismus oder eines anderen Geräts auf gewünschte Weise aufrechterhalten und geändert werden kann. Ein Steuerungssystem wird ebenfalls implementiert, um das kontrollierte Objekt in einen vorgegebenen gewünschten Zustand zu bringen. Das Steuerungssystem lässt das kontrollierte Objekt zu einem bestimmten gewünschten stabilen Zustand tendieren.
Ii. Funktionale Anforderungen des Roboterkontrollsystems
1, Speicherfunktion: Speichern Sie die Reihenfolge des Betriebs, der Bewegungsweg, die Bewegungsmodus, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Informationen zum Produktionsprozess.
2, Lehrfunktion: Offline -Programmierung, Online -Lehre, indirekter Lehre. Die Online -Demonstration umfasst zwei Arten von Demonstrationsboxen und Leitfadendemonstrationen.
3, Kontaktfunktion mit peripheren Geräten: Eingangs- und Ausgangsschnittstelle, Kommunikationsschnittstelle, Netzwerkschnittstelle, Synchronisierungsschnittstelle.
4, Koordinateneinstellungsfunktion: Gelenk, absolut, Tool, benutzerdefinierte vier Arten von Koordinatensystemen.
5, Human-Machine-Schnittstelle: Demonstrationsbox, Betriebsfeld, Anzeige.
6, Sensorschnittstelle: Positionserkennung, Sehvermögen, Berührung, Kraft usw.
7, Position Servo-Funktion: Roboter-Multi-Achsen-Verknüpfung, Bewegungssteuerung, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsregelung, dynamische Kompensation.
8, Ausfalldiagnose und Sicherheitsschutzfunktion: Systemstatusüberwachung während des Betriebs, Sicherheitsschutz und Verwerfung Selbstdiagnose unter Verwerfung.
III, die Haupttypen des Robotersteuerungssystems
Die Aufgabe des Steuerungssystems besteht darin, den Aktuator des Roboters zu steuern, um die Bewegung und Funktion gemäß dem Betriebsanweisungsprogramm des Roboters zu vervollständigen, und die Signale, die aus dem Sensor -Feedback zurückgegeben wurden. Wenn der Roboter keine Informationen zur Informationsfeedback hat, handelt es sich um ein Open-Loop-Steuerungssystem. Wenn es sich um Informationen zum Feedback von Informationen handelt, handelt es sich um ein Steuerungssystem mit geschlossenem Schleifen.
Gemäß dem Steuerungsprinzip kann in das Programmsteuerungssystem, das adaptive Steuerungssystem und das künstliche Intelligenzsteuerungssystem unterteilt werden.
Gemäß der Form der Kontrollbewegung kann in die Punktkontrolle und die Trajektorienkontrolle unterteilt werden.
IV, industrielle Roboterkontrollsystemzusammensetzung
1, Steuercomputer: Die Versand- und Befehlsmitte des Steuerungssystems.
2, Lehrbox: Lehre Roboter-Trajektorie und Parametereinstellung sowie alle Interaktionsvorgänge für menschliche Komputer mit einer eigenen unabhängigen CPU und einer Speichereinheit sowie dem Hauptcomputer der seriellen Kommunikation, um die Informationsinteraktion zu erreichen.
3, Betriebsfeld: Es besteht aus verschiedenen Betriebsschaltflächen und Statusanzeigenleuchten und führt nur den grundlegenden Funktionsbetrieb aus.
4, Festplattenspeicher und Floppy Disk?
5, digitale und analoge Eingabe und Ausgabe: eine Vielzahl von Zustands- und Steuerbefehlseingang oder -ausgabe.
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 Sehsensoren.
8, Achscontroller: Vervollständigen Sie die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigungsregelung der Robotergelenke.
9, Hilfsgerätesteuerung: Wird mit dem Roboter mit der Kontrolle der Hilfsgeräte wie Handklauenvariatoren usw. verwendet.
10 Kommunikationsschnittstelle: Erkennen Sie den Austausch des Roboters und anderer Geräteinformationsaustausch, im Allgemeinen serielle Schnittstelle, parallele Schnittstelle usw.
11, Netzwerkschnittstelle
(1) Ethernet -Schnittstelle: Über das Ethernet, um mehrere oder eine einzelne Roboter -Direkt -PC -Kommunikation zu erzielen, kann die Datenübertragungsrate von bis zu 10mbit / s direkt auf dem PC mit der Windows -Bibliotheksfunktion für die Anwendungsprogrammierung vorliegen, Unterstützung für TCP / IP Kommunikationsprotokolle über die Ethernet -Schnittstelle werden mit Daten und Programmen in jeden Robotercontroller geladen.
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V. Roboter -Steuerungssystemstruktur
Zentrales Steuerungssystem
Verhalten Sie alle Kontrollfunktionen mit einem Computer, einer einfachen Struktur, kostengünstigen, aber schlechten Echtzeit, schwer zu erweitern.
Das PC-basierte zentralisierte Steuerungssystem nutzt die Offenheit von PC-Ressourcen voll und kann eine gute Offenheit erreichen: Eine Vielzahl von Steuerkarten, Sensorgeräten usw. kann über den Standard-PCI-Steckplatz oder über die Standard-PCI-Steckplatz in das Steuerungssystem integriert werden Standard -serieller Port, Parallelport.
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.
Die Nachteile sind ebenfalls offensichtlich: Die mangelnde Flexibilität bei der Systemkontrolle, Kontrollgefahren sind leicht zu zentralisieren. Sobald der Fehler auftritt, wird die Auswirkungen auf eine Vielzahl schwerwiegender Konsequenzen; Aufgrund der hohen Echtzeitanforderungen des Roboters, wenn das System eine große Anzahl von Datenberechnungen durchführt, verringert es das System in Echtzeit. Die Reaktion des Systems auf Multitasking steht auch im Widerspruch zum Real des Systems. Zeit; Darüber hinaus stellt das System eine Verbindung zur Komplexität her, wodurch die Zuverlässigkeit des Systems verringert wird.
Master-Slave-Steuermodus
Master- und Slave -Prozessoren werden verwendet, um alle Kontrollfunktionen des Systems zu realisieren. Die Master-CPU realisiert Management, Koordinatentransformation, Flugbahngenerierung und System-Selbstdiagnose usw.: Die Sklaven-CPU erkennt die Bewegungskontrolle aller Gelenke. Sein Zusammensetzungsblockdiagramm, wie in Abbildung gezeigt.
Echtzeit des Master-Slave-Steuerungsmodus ist besser und für eine hohe Hochgeschwindigkeitskontrolle geeignet, aber seine Systemskalierbarkeit ist schlechte Wartungsschwierigkeiten.
Dezentraler Steuermodus
Entsprechend der Art des Systems und der Art und Weise, wie die Systemsteuerung in mehrere Module unterteilt ist, hat jedes Modul eine andere Kontrollaufgabe und Kontrollstrategie, und die Beziehung zwischen den Modi kann Master-Sklave oder 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, so dass es auch als zentrales Steuerungssystem oder dezentrales Steuerungssystem bekannt ist.
In dieser Struktur bestehen die Subsysteme aus Controllern und verschiedenen kontrollierten Objekten oder Geräten, und die Subsysteme kommunizieren durch Netzwerke usw. miteinander. Die verteilte Kontrollstruktur bietet ein offenes, Echtzeit- und genaues Roboter-Steuerungssystem. In verteilten Systemen werden häufig zwei Kontrollstufen verwendet.
Zweistufig verteiltes Steuerungssystem
Normalerweise besteht aus einer oberen Maschine, einer unteren Maschine und einem Netzwerk. Die obere Maschine kann unterschiedliche Algorithmen zur Planung und Steuerung von Trajektorien durchführen, während die untere Maschine die Forschung und Implementierung der Interpolationsunterteilung und der Steuerungsoptimierung durchführt. 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. Insbesondere der Fieldbus, der auf die Produktionsstelle angewendet wird, bei der Mikrocomputerisierung der Mess- und Steuerungsgeräte zwischen der Realisierung der digitalen Kommunikation mit bidirektionalem Multi-Knoten, wodurch ein neuer Typ von Netzwerk-integriertem, vollständig verteiltem Steuerungssystem-Feldbus-Steuerungssystem besteht.
Die Vorteile des verteilten Steuerungssystems sind: gute Systemflexibilität, reduziertes Risiko des Kontrollsystems, die Verwendung von Mehrprozessor-dezentraler Steuerung, die für die parallele Ausführung der Systemfunktionen förderlich ist, die Verarbeitungseffizienz des Systems verbessert, verkürzen die Reaktionszeit.
Klassifizierung des Roboterkontrollsystems
1, das Programmsteuerungssystem: Zu jedem Freiheitsgrad, um eine bestimmte Regelmäßigkeit der Kontrollrolle aufzuerlegen, kann der Roboter die erforderliche räumliche Flugbahn erreichen.
2, adaptives Steuerungssystem: Wenn sich die externen Bedingungen ändern, um sicherzustellen, dass die erforderliche Qualität oder um die Qualität der Kontrolle durch die Anhäufung von Erfahrung selbst zu verbessern, basiert der Prozess auf dem Zustand der Betriebsmaschine und basiert Servo -Fehlerbeobachtung und dann die Parameter des nichtlinearen Modells anpassen, bis der Fehler verschwindet. Die Struktur und die Parameter eines solchen Systems können sich mit Zeit und Bedingungen automatisch ändern.
3, künstliches Intelligenzsystem: Es ist unmöglich, das Bewegungsprogramm im Voraus vorzubereiten, erfordert jedoch, dass die Kontrollrolle in Echtzeit gemäß den erhaltenen Informationen über den umgebenden Zustand während der Bewegung ermittelt werden kann.
4, punktbasiertes Steuerungssystem: Der Roboter muss die Position des Endeffektors genau steuern und hat nichts mit dem Pfad zu tun.
5, Continuous Trajectory Control System: Bedarf, dass der Roboter entsprechend der gelehrten Flugbahn und Geschwindigkeit bewegt wird.
6. Kontrollbus: Internationales Standard -Bushaltungssystem. Verwenden Sie den internationalen Standardbus als Steuerungssteuerungsbus wie VME, Multi-Bus, STD-Bus und PC-Bus.
7, Customized Bus Control System: Der Hersteller definiert seine eigene Nutzung des Busses als Kontrollsystembus.
8, Programmiermethode: Programmiersystem für physikalische 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 der Programmiermethoden des Informationsgedächtnisses zu vervollständigen, einschließlich direkter Unterrichtsunterricht für Lehrersimulationen.
10, Offline -Programmierung: Nicht über den tatsächlichen Betrieb des Roboter -Direktunterrichts, sondern in der tatsächlichen Betriebsumgebung, des Lehrprogramms, durch die Verwendung fortschrittlicher Robotik, Programmiersprache, Remote -Offline -Generation der Betriebstrajektorie des Roboters.