I. Funcțiile care urmează să fie realizate de sistemul de control al robotului industrial
Sistemul de control al robotului este o parte importantă a robotului, utilizat pentru a controla operatorul pentru a finaliza o sarcină de lucru specifică, funcțiile sale de bază sunt următoarele:
1. Funcție memorială:Stocați ordinea de funcționare, calea de mișcare, modul de mișcare, viteza de mișcare și informațiile legate de procesul de producție.
2. Funcția de demonstrare:Programare offline, demonstrație online, demonstrație indirectă. Predarea online include două tipuri de cutii de predare și predare ghidată.
3. Contactați funcția cu echipament periferic:Interfață de intrare și ieșire, interfață de comunicare, interfață de rețea, interfață de sincronizare.
4. Funcția de setare a coordonului:Joint, Absolute, Instrument, patru tipuri de sistem de coordonate definite de utilizator.
5. Interfață umană-mașină:Cutie demonstrativă, panou de operare, afișare.
6. Interfață sensibilă:Detectarea poziției, viziunea, atingerea, forța, etc.
7. Funcție servo de poziție:Controlul robot multi-axe, controlul mișcării, controlul vitezei și accelerației, compensații dinamice, etc.
8. Funcția de diagnostic și protecție împotriva siguranței:Monitorizarea stării sistemului în timpul funcționării, protecția privind siguranța în condiții de defecțiune și autodiagnosticarea defecțiunilor.
Ii. Compoziția sistemului de control al robotului industrial
1. Calculator de control:Organizarea de comandă de programare a sistemului de control. În general, microcomputer, microprocesor 32- bit, 64- bit, etc. , cum ar fi CPU Seria Pentium și alte tipuri de CPU.
2. Cutie de predare:Predarea setărilor de traiectorie și parametri a robotului, precum și toate operațiunile de interacțiune umane-calculator, cu propriul său procesor independent de procesor și unitate de stocare, precum și computerul principal pentru comunicarea în serie pentru a realiza interacțiunea informațională.
3. Panoul de operare:Este format din diverse butoane de funcționare și lumini indicatoare de stare și realizează doar funcționarea funcției de bază.
4. Depozitare hard disk și dischetă:memoria periferică pentru stocarea programului de lucru al robotului.
5. Intrare și ieșire digitală și analogică:Intrarea sau ieșirea diferitelor comenzi de stare și control.
6. Interfață de imprimantă:Înregistrați nevoia de a produce o varietate de informații.
7. Interfața senzorului:pentru detectarea automată a informațiilor pentru a obține un control lină asupra robotului, în general pentru senzorii de forță, atingere și viziune.
8. Controlerul axei:Completați poziția robotului, viteza și controlul accelerației.
9. Controlul echipamentelor auxiliare:Folosit cu robotul cu controlul echipamentelor auxiliare, cum ar fi variatoarele de gheare de mână și așa mai departe.
10. Interfață de comunicare:Realizați robotul și alte schimburi de informații ale echipamentelor, interfață în general în serie, interfață paralelă, etc.
11. Interfață de rețea
) Protocolul de comunicare TCP / IP, prin interfața Ethernet, va fi încărcat în datele și programele din fiecare controler robot.
(2) Interfață de câmp: suport pentru o varietate de specificații populare de bus de câmp, cum ar fi DeviceNet, Abremotei/O, Interbus-S, PROFIBUS-DP, M-NET și așa mai departe.
III, Clasificarea sistemului de control al robotului industrial
1. Sistem de control al Programului:În fiecare grad de libertate de a impune o anumită regularitate a rolului de control, robotul poate realiza traiectoria spațială necesară.
2. Sistem de control adaptiv:Atunci când condițiile externe se schimbă, pentru a asigura calitatea necesară sau pentru a îmbunătăți calitatea controlului cu acumularea de experiență pe cont propriu, procesul se bazează pe starea mașinii de operare și observarea erorilor servo, apoi ajustați Parametrii modelului neliniar, până când eroarea dispare. Structura și parametrii unui astfel de sistem se pot schimba automat cu timpul și condițiile.
3. Sistem de inteligență artificial:Este imposibil să se pregătească în prealabil programul de mișcare, dar necesită determinarea rolului de control în timp real în timpul procesului de mișcare, conform informațiilor obținute despre starea înconjurătoare.
4. Tip punct:Robotul este obligat să controleze cu exactitate poziția efectorului final, independent de calea.
5. Tipul traiectorial:Robotul trebuie să se miște în funcție de traiectoria și viteza predată.
6. Autobuz de control:Sistem internațional de control al autobuzelor standard. Adoptați autobuzul standard internațional ca autobuz de control al sistemului de control, cum ar fi VME, multi-BUS, STD-BUS, PC-BUS.
7. Sistem de control al autobuzului Customizat:Producătorul definește propria utilizare a autobuzului ca fiind autobuzul sistemului de control.
8. Metoda de improgramare:Sistem de programare a setării fizice. Setarea întrerupătoarelor de limită fixă de către operator pentru a realiza funcționarea programului de pornire și oprire, care poate fi utilizată doar pentru ridicarea și plasarea operațiunilor.
9. Programarea liniei:Prin predarea umană pentru a finaliza funcționarea metodelor de programare a procesului de memorie a informațiilor, inclusiv predarea directă a simulării de predare și predarea casetei de predare.
10. Programare offline:Nu pentru funcționarea efectivă a predării directe a robotului, ci detașat de mediul de operare real.
Iv. Structura sistemului de control al robotului
Sistemul de control al robotului poate fi împărțit în trei categorii în funcție de modul său de control.
(1) Sistem de control centralizat (centralizatcontrolsystem):Un computer care să obțină toate funcțiile de control, structura simplă, costuri reduse, dar slabe în timp real, dificil de extins, în robotul timpuriu este adesea utilizat în această structură.
Sistemul de control centralizat bazat pe PC, profitând din plin de caracteristicile deschiderii resurselor PC poate fi obținut: o varietate de carduri de control, dispozitive senzor etc. pot fi integrate în sistemul de control prin slotul PCI standard sau prin serialul standard port, port paralel. Avantajele sistemului de control centralizat sunt: costuri hardware mai mici, ușor de colectat și analizat informațiile, ușor de realizat controlul optim al sistemului, o mai bună integritate și coordonare, expansiunea hardware a sistemului bazată pe PC este mai convenabilă. Deficiențele sale sunt, de asemenea, evidente: lipsa de flexibilitate în controlul sistemului, pericolele de control sunt ușor de concentrat, odată ce eșecul, impactul său asupra unei game largi de consecințe grave; Datorită cerințelor ridicate în timp real ale roboților industriali, atunci când sistemul realizează un număr mare de calcule de date, acesta va reduce natura în timp real a sistemului, receptivitatea sistemului la multi-tasking va fi, de asemenea, în conflict cu natura în timp real a sistemului; În plus, sistemul conectează complexitatea sistemului, ceea ce va reduce fiabilitatea sistemului.
(2) Sistem de control al maestrului-sclav:Procesoarele Master și Slave sunt utilizate pentru a realiza toate funcțiile de control ale sistemului. CPU-ul principal realizează managementul, transformarea coordonată, generarea de traiectorie și autodiagnosticul sistemului, etc .: CPU-ul sclav realizează controlul de acțiune al tuturor articulațiilor. Diagrama blocului său de compoziție. Sistemul de moduri de control master-sclave în timp real este mai bun, potrivit pentru controlul de mare precizie, de mare viteză, dar scalabilitatea sistemului său este slabă, dificultăți de întreținere.
(3) Sistem de control descentralizat (distribuțieControlSystem):Conform naturii sistemului și a modului în care controlul sistemului este împărțit în mai multe module, fiecare modul are o strategie de control și de control diferită, modurile pot fi relații maestre-sclave, pot fi, de asemenea, egale. Acest mod de timp real este bun, ușor de realizat de mare viteză, control de înaltă precizie, ușor de extins, poate fi realizat un control inteligent, este modul popular actual.
Ideea principală este „controlul descentralizat, managementul centralizat”, adică sistemul obiectivelor și sarcinilor sale generale poate fi coordonare și distribuție integrată și prin coordonarea subsistemelor pentru a finaliza sarcina de control, întregul sistem din funcțional , aspectele logice și fizice sunt descentralizate, astfel încât sistemul DCS este cunoscut și ca un sistem de control centralizat sau un sistem de control descentralizat. . În această structură, subsistemele sunt compuse din controlere și obiecte sau dispozitive controlate diferite, iar subsistemele comunică între ele prin rețele și așa mai departe. Structura de control distribuită oferă un sistem de control al robotului deschis, în timp real și precis. Două niveluri de control sunt adesea utilizate în sistemele distribuite.
Un sistem de control distribuit pe două niveluri constă de obicei dintr-o mașină superioară, o mașină inferioară și o rețea. Mașina superioară poate efectua diferite algoritmi de planificare și control al traiectoriilor, iar mașina inferioară efectuează cercetarea și implementarea subdiviziunii de interpolare și optimizarea controlului. Mașinile superioare și inferioare funcționează în coordonare între ele printr -un autobuz de comunicare, care aici poate fi sub formă de RS -232, RS -485, eee -488 și autobuzele USB.
În zilele noastre, dezvoltarea tehnologiei Ethernet și Fieldbus oferă servicii de comunicare mai rapide, stabile și eficiente pentru roboți. În special Fieldbus, care este aplicat pe locul de producție, în microcomputerizarea echipamentelor de măsurare și control pentru a realiza o comunicare digitală multi-nod bidirecțională între formarea unui nou tip de sistem de control complet distribuit integrat în rețea-Sistemul de control al câmpului Field FCS (FiledBusControlsystem) . În rețeaua de producție din fabrică, dispozitivele care pot fi conectate prin câmpul de câmp sunt denumite colectiv „dispozitive/instrumente de câmp”. Din punct de vedere al teoriei sistemului, roboții industriali, ca unul dintre echipamentele de producție dintr -o fabrică, pot fi, de asemenea, clasificați ca dispozitive de câmp. Introducerea tehnologiei Fieldbus în sistemele de robot facilitează integrarea roboților în mediile de producție industrială.
Avantajele sistemului de control distribuit sunt: o bună flexibilitate a sistemului, pericol redus al sistemului de control, control descentralizat cu multiprocesoare, care să conducă la execuția paralelă a funcțiilor sistemului, îmbunătățește eficiența de procesare a sistemului și scurtează timpul de răspuns.
Pentru roboții industriali cu mai multe grade de libertate, controlul centralizat se ocupă bine de relația de cuplare între axele de control individuale și poate fi compensat foarte simplu. Cu toate acestea, atunci când numărul de axe crește până la punctul în care face complexul algoritmului de control, performanța sa de control se deteriorează. Mai mult, atunci când numărul de axe sau algoritmul de control din sistem devine complex, acesta poate duce la o reproiectare a sistemului. În schimb, structura distribuită are fiecare axă de mișcare gestionată de un singur controler, ceea ce înseamnă că sistemul are mai puțină reconfigurabilitate a sistemului mai puțin inter-axe.