工业机器人电气控制系统PPT

工业机器人电气控制系统;一、 机器人控制系统的特点 ;二、机器人的控制方式 ① 、按有无反馈信号 开环控制：利用机械装置 闭环控制：利用传感器信号

② 、按控制目标对象 I、位置控制 点位控制：要求准确地控制机器人末端执行器的工作位置，而路径却无关紧要，如在印刷电路板上安插元件、点焊、装配等工作。 连续轨迹控制：要求机器人末端执行器按照示教的轨迹和速度运行，如弧焊、喷漆、抛光等作业。 II、力控制：输入量、反馈信号为力(力矩)信号，控制与位置控制基本相同。

III、其它控制：基于传感器的控制、非线形控制、分解加速度控制、滑模控制、最优控制、自适应控制、递阶控制及各种智能控制。 ;三、主要控制变量 对一台机器人的控制，本质上就是对下列双向方程式的控制：;四、 机器人控制层级 ①、第一级：人工智能级 (最高级)——处于研究阶段 问题：词汇和自然语言理解、规划、任务描述，构造 ②、第二级：控制模式级 建立 之间的双向关系，可建立四种模型：

问题：I、无法知道如何正确地建立各连接部分的机械误差，如干摩擦和关节的扰性等。 II、即使能够考虑这些误差，但其模型将包含数以千计的参数，而且处理机将无法以适当的速度执行所有必须的在线操作。 III、控制对模型变换的响应：模型越复杂，对模型的变换就越困难，尤其是模型具有非线性时，困难将更大。 ;电—液压伺服控制系统;机器人的伺服控制系统;直流传动系统的建模传递函数与等效方框图励磁控制;假设K=0, 则;电枢控制(续);励磁控制下的电机转速调整;基于直角坐标的PID控制;PID控制器的三个参数有不同的控制作用。;单关节位置控制器单关节位置控制器的基本控制结构;二、速度控制;三、力控制

力控制就是把力偏差信号加至位置伺服环。对于如下轴孔装配的作业任务：若装配误差在公差范围以外，位置控制则无法完成正常装配，此时机器人如果能检测到手爪的受力情况，主动或被动地调整位置从而完成作业

通常力控制和位置控制一起构成位置/力混合控制或速度/力混合控制，将力偏差信号送至控制器的位置伺服环和速度伺服环,以便适应因作业结构而产生的位置约束。; ⅰ、被动柔顺方式：利用机械装置(弹簧、低横向刚度结构)自身的弹性来避免作业过程中的堵塞与咬合等情况发生，使柔顺中心移至工件末端(柔顺中 心：若力施与该点，则产生纯平移；若纯力矩施与该点，则产生纯旋转) 特点：结构简单、反应灵敏、但位姿调整范围有限 ⅱ、主动柔顺方式：根据运行过程中的实际约束情况，调整机器人的结构应力，从而通过改变刚性来适应变化作业过程。;5.2 机器人控制系统的基本结构;机器人单元技术特点及先进性;机器人控制系统的基本结构;工业机器人控制系统构成方案比较;工业机器人控制系统构成方案比较;工业机器人控制系统构成方案比较;工业机器人控制系统构成方案比较;工业机器人控制系统构成方案比较;5.3 关键组成部件;电机及编码器电机是机器人系统的一个重要组成部分，同时又要靠电机驱动被控对象，是机器人系统与被控对象相联系的一个关键部件。作为伺服系统的执行元件，应能方便地实现连续地、平滑地、可逆(正、反向)调速，对控制信号反应快捷，才能保证整个系统带动被控对象按所需要的规律运动。;步进电机;直流伺服电机;交流伺服电机;编码器;交流伺服电机驱动器

交流伺服的组成：永磁同步交流伺服电动机；全数字交流永磁同步伺服驱动器。

伺服驱动器有两个部分组成：驱动器硬件和控制算法；控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术;交流伺服驱动器主要有：伺服控制单元；功率驱动单元；通信接口单元。;伺服进给系统的要求

1. 调速范围宽rn = n min / n max

2 定位精度高

3 有足够的传动刚性和高的速度稳定性;4. 快速响应，无超调为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为机器人在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小重复误差。5. 低速大转矩，过载能力强一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力在短时间内可以过载4-6倍而不损坏。6. 可靠性高;伺服驱动器的接线：? 1. 主回路接线：1)驱动器R、S、T电源线的连接；2)驱动器与电动机电源线之间的接线；? 2. 控制电源类接线：1)R T控制电源接线；2)I/O接口控制电源接线；? 3. 信号指令线1)指令接口2)I/O接口3)反馈检测类接线;交流伺服驱动器工作模式选择;