工业机器人常用的控制器docx.docx
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工业机器人常用的控制器docx
6J工业机晟人控制糸規的基本组成（索握丿
6.2工业机晟人控制糸统的基本结构（拿握丿
63工业机春人帝用的控制春（了鮮丿
6.1工业机器人控制糸统的基本组成
工业机春人由主体、驱动糸统和控制糸统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。
大多数工业机黑人有3〜6个运动自由度，其中脆部通常有1〜3个运动旬由度。
駆动糸统
包括动力裟置和传动机老H用以使执行机枸*生相应的动作。
控制糸统是按照输入的程序对駆动糸统和执行机构发出指令命号，并进行控制。
6.1工业机器人控制糸统的基本组成
1•工业机春人控制糸统所要达到的功能
0J记忆功能
存赭作业顺序、运动路径、运动方式、运动遠度和与生产工艺有关的催息
（2）示教功能
离线偏程，蛊线示教，间揍示教。
应线示教包括示教盒和导引示教两种。
（3）与外禹段备联糸功能
输入和输出揍D、通Ji接D、网终揍D、同步揍D。
（4）坐标很置功能
有关节.绝对.工具、用户自定艾凹种坐标糸。
6.1工业机器人控制糸统的基本组成1•工业机春人控制糸统所要达到的功能
（5）人机接d示教盒、操作面较、显示屛。
（6）传威孝接D
住置检测、视觉、触觉、力觉等。
（7）
住置伺服功能
（S）故障诊靳安全银护功能运行时糸统状态监视、故障状态下的安全榇护和故障自诊斷。
6.1工业机器人控制糸统的基本组成2•工业机券人控制糸统的组成
CU控制计莽机控制糸统的调度指挥机构。
一般为黴型机、微处理春有32住.64住等，如齐曙糸列CPU以及其他类型CPUo
（2）示教盒示教机饕人的工作轨迹和参敷设走，以及所有人机夾互操作,拥有令己独立的CPU以及存赭单元，与主计算机之间以串行通他方式卖现命息荧互。
（3）操作面板由各种操作挨純、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。
（4）硬盘和软盘存赭存
赭机罢人工作程序的外禹存赭孝。
（5）数字和栈拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。
6.1工业机器人控制糸统的基本组成
2•工业机券人控制糸统的组成
（6）疔印机接D
记录需要输出的各种命息。
（7）传威孝接D
用于命息的令动检测，卖現机孝人柔顺控制，一般为力觉、触覺和视觉传威春。
完成机孝人各关节伐査.速度和加速度控制。
（9）辅助很备控制
用于和机券人配合的瑞助设备控制，如手爪雯住春等。
C10J通希接D
卖現机春人和其他很备的催息夾换，一般有串行搖D、并行接D等。
6.1工业机器人控制糸统的基本组成2•工业机券人控制糸统的组成
（U）网络揍D
1JEthernet#o
可通过以太网卖现数台或单台机赛人的直接PC通俗，数煽传输速率高达10Mbit/s,可直揍衣PC上用windows洋函数进行应用程序偏程之后，支持TCP/IP通命协议，通itEthemet揍o将数据及程序装入各个机春人控制春中。
2）Fieldbus#o
支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、ABRemoteI/O.Interbus-s、profibu$-DP.M-NET等。
6.1工业机器人控制糸统的基本组成2•工业机券人控制糸统的组成
爾接口
1=1rrrTi【口1
™J
操作面板
通信接口
恿盘存储
W
声音、图像等接口
P
祕竟系统接口
打印机接口
>
滑芻萨
手Bi旋转伺農控甜器
控制琴机
6.1工业机器人控制糸统的基本组成
3.ABB工业机殊人控制糸统的组成
6.1工业机春人控制糸统的基本组成3.ABBX业机春人控制糸统的基本参敦
电衣連总
电返电ZE
覺诂恒烧
便Jfl烁地
仝金达参等级
用户界而
妊钊而袄FLEXPENDANT,?
：
敛玉
綸入料絵出敷学
串疔通道.
呵G通道.2条
2.
3.
PCI总戌PentiumCPU
4.
5.
克甘折电伯絵童条伶
6.
USBq袖汕口
1.
n尬4匕敷据
2.
石级RAPID权歩人褊亍偏俎
3.
便理丸.开放丸.可护念
4.
PC-DOS文伴格氏
5.
ROBOTWARE^^A*
6.
M裏狀件・芬枣CD・ROM可供仝製
200-600V,5O-6OHZ
一体亿文压$AJL茂电阿氏植尺寸：
625X700X700£t：
105Ks
尺寸：
625X700X700£t：
145Kg
575'C（41-25TJ可此>45'C"95%
IP54
权禺规文98/47/ECvtiJIBEN60204ISO10218EN775
ANSI/RIA15.06/1999
ANSVUL174O-1998（H,i4）
权驚丸*JUi
t1.3Kg田形亿勅色齡摊列奸和念仔裂五仗8个枪代
状•左些示LED
*科冋协记的伯息记录上金仔止柞*父仔止浆JL炉盂幷，力化的2通直金仑即咚
承,1024个伯号
24V1L遑克経电&他号
2x0-10V・3X±1OVJX4-20mA
1XRS232/RS422
以丸可
服务*利LANDeviceNet.Interbus.ProfibusDP.
DeviceNet呵关，Allien-Bradley
运级I/O.CC.Unk.
16畏16^24VDClOOmA6条通還・上省灰⑥违仃与伝息汕口，血研事为M如几也山备住同
6.2工业机春人控制糸统的基本结构6.2.1工业机春人控制糸统分类
HJ程序控制糸统
-个令由度施加一定规律的控制作用，机黑人就可卖現要求的空间轨迹。
（2）自适应控制糸统
界条件炙化时，为保证所要求的嬴质或为了肢着经验的积累而旬行改尊控制郭质，其过程是基于操作机的状态和伺服祺爰的观案，再调整非线性楼型的参数，一直到祺差询夾为止。
这种糸统的结构和参数能随肘间和条件令动改变。
（3）人工智能糸统无出偏制运动程序，而是要求应运动过程中根据所获得的周91状态卷息,卖肘确走控制作用。
（犯动方式：
参见工业机昙人駆动糸统。
运动方式：
参见工业机孝人运动糸统）
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.2.1工业机春人控制糸统分类
（4）盘住扎
机券人准确控制耒靖执行痒的住姿，而与路径无关;
（5）轨迹式机券人按示教的轨迹和遠度运动。
（6）控制总线
标准总线控制糸统。
采用国际标准恳线作为控制糸统的控制总线u如VME、
MULTl-bus.STD-bus,PC-buSo
（7）自定艾总线控制糸统产厂家旬行定义使用的总线作为控制糸统总线。
（S）偏程方式很置偏程糸统由操作者般Jt固定的限住开关，宾现起动，停车的程序操作，只能用于简单的拾起和放査作业。
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.2.1工业机春人控制糸统分类
（9）蛊线偏程
通过人的示教来完成操作命息的记忆过程偏程方式o包括直揍示教（印手把手示教丿核拟示教和示教盒示教。
C10J衣銃偏程
不对宾际作业的机痒人直揍示教，而是脱离卖际作业环烷，生成示教程序，通过使用富级机孝人，偏程语才，运程式离线生成机孝人作业轨迹。
6.2工业机春人控制糸统的基本结构6.2.2工业机孝人控制糸统结构
机春人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
1•集中控制糸统（CentralizedControlSystem）
用一台计算机卖現全部控制功能，结构简单，成本低，但卖时性差，难以护展，衣早期的机春人中常采用这种结构。
基于PC的集中控制糸统里，克分利用了PC资源开放性的特点，可以卖現很好的开放性：
多种控制卡，传威春设备等都可以通过标准PCI插楷或通过标准串D、并D集成到控制糸统中。
集中控制计算机机器人机构部分
6.2工业机春人控制糸统的基本结构6.2.2工业机參人控制糸统结构
机轟人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
1•集中控制糸统（CentralizedControlSystem）
集中戎控制糸统的优点是:
硬件成本较低，便于催息的采集和分析，易于卖现糸统的最优控制，整体性与协调性软好，基于PC的糸统硬件护長较为方便。
其缺点也显而易见:
糸统控制缺乏灵活性，控制危险宋易集中，一旦出现故障,其影响Sir,后果产重；由于工业机專人的卖时性要求很高，多糸统进行丸量数据计算，会阵低糸统宾时性，糸统对多任务的响应能力也会与糸统的宾肘性相冲突；此外，糸统连线复杂，会阵低糸统的可靠性。
6.2工业机春人控制糸统的基本结构6.2.2工业机孝人控制糸统结构
机春人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
2•主从控制糸统
3
采用主、从两级处理春卖現糸统的全部控制功能。
主CPU卖現管理、坐标支换、轨迹生成和糸统令诊斷等；从CPU宾現所有关节的动作控制。
主从控制方式糸统卖对性软好，适于為精度、高速度控制，但其糸统护展性软差，维
修禹难。
I
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.2.2工业机孝人控制糸统结构
机春人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
3.分散控制糸统（DistributeControlSystem）
核糸统的性质和方式将糸统控制分成几个核块，毎一个核块各有不同的控制任务和控制策略，各楼式之间可以是主从关糸，也可以是平等关糸。
这种方式宾时性好，易于宾現富遠、富精度控制川易于扩長…可卖现智能控制，是
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.2.2工业机孝人控制糸统结构
机春人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
3.分散控制糸统（DistributeControlSystem）
主要思想是“分散控制，集中管理”,即糸统对其总体目标和任务可以进行综合协调和分配o并通过孑糸统的协调工作来完成控制任务，整个糸统衣功能、逻辑和杨理等方面都是分散的，所以DCS糸统又隸为*散控制糸统或分散控制糸统。
这种结构中，孑糸统是由控制孝和不同菠控对象或设备构成的，各个子糸统之间通过网给等相互通讯。
分布式控制结枸提供了一个开放、卖肘、精确的机春人控制糸统。
分布式糸统中常采用两级控制方式。
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.2.2工业机參人控制糸统结构
机轟人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
3.分散控制糸统（DistributeControlSystem）
两级分布式控制糸统，通常由上住机、下为机和网给组成。
上住机可以进行不同的轨迹规划和控制算法，下住机进行插补细分、控制优化等的研屯和宾現。
上住机和下住机適过通讯总线相互协调工作，这里的通讯总线可以是RS・
232.RS-485.EEE-488以及USB总线等形式。
現应，以太网和现场总线技
术的发最为机春人提供了更快速、稔走、有效的通讯服务。
尤其是现场总线M它应用于生*現场、应微机化测童控制段备之间宾现玖向多结占数字通命,从而形成了新型的网络集成式全分布控制糸统一现场总线控制糸统PCS
（FiledbusControlSystem）o从糸统论的角度来说，工业机春人作为工厂的
生产没备之一，也可以归纳为現场段备。
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.2.2工业机孝人控制糸统结构
机春人控制糸统按其控制方式可分为以下三类。
3.分散控制糸统（DistributeControlSystem）
分布式控制糸统的优点蛊于：
糸统灵活性好，控制糸统的危险性阵低，采用多处理孝的分散控制，有利于糸统功能的并行轨行，提富糸统的处理效率，缩短响应时间。
对于具有多令由度的工业机黑人而才，集中控制对各个控制柚之间的藕合关糸处理得很好，可以很简单的进行补後。
但是，当黏的救童增加到使控制算法支得很复杂时，其控制性能会恶化。
而且，当糸统中黏的数量或控制算出麦得很复杂时，可能会导政糸统的重新没计。
与之相比，分布式结构的每一个运动袖都由一个控制晟处理，这意味着，糸统有软少的黏间祸合和软富的糸统重枸性。
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构
BasedonVxWorks&NetFrameWork基于VxWorks和NetFrameWorkRobust
菲常稳定
1.ABB机耳人糸统运行平台
・Highperformance-usedbyNASAintheequipmentsonMars
性能卓越・VxWorks同时应用在衣仝总晉的火星探测设备的按作系统中
■Noviruses
没有病专
■Fromcompetitormanual:
竞争对手哀容易受到病毒攻击〉病尊攻击时的处理方法
下国来自竞争对手的手册中关于受到
■■MIUB■aojMMauvqeffft电弓Ilaamurq*Bbd^>ilttLarimtmtHt»M
*ffNbhartMirbatvater（**Mn^h4AMnjragrmimMMwrii8WQ|MtwfiUrlmnjubmu***hvytawdgkiit.irfCTRL*«f9C"mUcJiWrwbwart—jftoqf.mowLm^iiftwibwbbtnvEr*«tan
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构
2.ABB机春人主控制券称A
IRC5为各位备下了各种美昧的巧克力猜果。
仪量喜欢什么味儿的？
IRC5hasenoughooodlMforevoryone.
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构3.ABB机昙人通催方式
Wl
DeviceNeL
ffosoa
完4的通希功能是ABB机赛人控制糸统的将点。
其IRC5控制赛的PCI犷展楷中可以安装几乎任何帝见类矍的現场总线核卡，包梏满足ODVA标准可使用众多第三方裳置的单命道DeviceNet,支持最為速率为12Mbps的玖希道ProfibusDP以及可使用铜线和光纤接d的双卷道Interbuso
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构
正面电气接口
・Flushsidesforreducedfloorspace平弃创面，节约空间
・Almodulosstackableontopofoachother所肓模块位置41意组合
控制栈块作为1RC5的心脏，令带主计算机，能够执行壽级控制算出，为多
达36个伺服黏进行MultiMove瘩径计算，并且可指挥四个駆动校块。
控制
栈块采用开放式糸统条构，紀备基于商用Intel主核和处理春的工业PC机以及PCI总线。
由于采用标准组件，用户不必担心谡备询冰问題，随着计算机戍理技术的进步能随时进行很备升级。
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构5.ABB机昙人可护展性
-Placemoduleswheretheyfitbest将模块放置在最合适的地方・savefloorspace节约空间
•optimizecost降彳册本
6.2工业机春人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构6.ABB机昙人示教春
彩色、触摸屛设计
ABB机器人示教器
三维操纵杆
使用简易.方便、快捷
3W
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仿Windows操作界面
会使用电脑的您，同样能轻易掌握操作
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倂身卒聲雪f停軒V警蚌kH88V£N・9
倂身卒予坊雪荡降軒丫警呼TH乙・9
样章乎书V誉坤芥H
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构
8.ABB机春人逢拟机昙人拔术
-VirtualRobotisanexactcopyoftherealcontrollerVirtualRobot是现实机器人控制器的精确拷贝
・Robotprogramsandconfigurationparameterscaneasilybetransferredbetween「obotsandPC
VirtualRobot™Technology^TrueOfflineSimulation
阖以痕人林t完全真姗證懾
6.2工业机孝人控制糸统的基本结构
6.23ABB工业机春人控制糸统基本结构9.ABB机殊人特色软件包
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ABB开发各种专用的应用操作界面
6.3工业机孝人常用的控制孝
工业机殊人控制殊可进行多个任务操作，具有丰富的网给通命功能：
RS-232.
RS-485.以太网通催功能，机春人动作与通催并行处理，无通催时间的浪费,生产败率更加提富。
6・3・1工业机痒人控制孝功能
HJ多任务功能
（2）-台机春人可进行多个任务的操作;
（3）网给功能
具有丰富的网络通命功能：
RS-232.RS-485、以太网通命功能，机孝
人动作与通希并行处理，无通命时间的派费，生产赦率更加提富;
（5）操作坊史记录功能
6.3工业机孝人常用的控制孝6.3.1工业机券人控制春功能
（6）可记录机春人的工作悄况，以便于机春人的管理和维护;
（7）
海量存赭
丸宋童存赭孝可存赭更多的程序和更多的坊史使用催息;
（9）用户接d丰富
C10J具甫氯标、純盘、星示春和USB揍d,控制蓉可作为一台勉脑使用,
方便用户操作。
6.3工业机春人帝用的控制春
6・3・2工业机春人常用控制春
从世界上第一台遥控机械手的诞生至今巳有50年了，蛊这短短的几年里，伴随着计算机.自动控制理论的发畏和工业生产的需要及相关技术的进步，机春人的发展已经坊了3代：
⑴可偏程的示教再现矍机昙人；
（2）基于传威春控制具有一定角主能力的机春人;
（3）智能机春人。
作为机春人的核心部分，机春人控制春是影响机春人性能的关純部分之一o
6.3工业机春人帝用的控制春
6・3・2工业机春人常用控制春
机春人控制赛是根据指令以及传爲他息控制机森人完成一定的动作或作业任务的裝置，它是机發人的心脏，决走了机春人性能的优劣。
从机春人控制算肉的处理方式来看，可分％串行.并行两种结构类矍。
1.串行处理结构
所谓的串行处理结构是指机春人的控制算出是由串行机来处理。
对于这种类矍的控制春，从计葬机结构.控制方式来划分，又可分为以下几种。
C1J单CPU结构、集中控制方式
用一台功能较强的计算机卖现全部控制功能。
农早期的机昙人中，如Hero」,Robot」等，就采用这种结构，但控制过程中需要许多计算（如坐标变换丿,因此这种控制结构速度软懊。
63工业机赛人帝用的控制春6・3・2工业机春人常用控制赛1.串行处理结构
（2）二级CPU结构.主从式控制方式一级CPU%主机，担当糸统管理.机森人语古偏诈和人机孩《D功能，同肘也利用它的运算能力克成坐标变换、轨迹插补，并定对地把运算结果作为关节运动的增量送到衣用内存，供二级CPU续取；二级CPU完成全部关节後置救学控制。
这类糸统的两个CPU爲线之间基本没有联糸，仅通过衣用内存交换救据，是一个松揭合的关糸。
对采用更多的CPU进一步分散功能是很囲堆的。
目本于70年代生产的Motoman机春人（5关节，直流电机駆动丿的计算机糸统就属于这种主从式结构。
63工业机赛人帝用的控制春6・3・2工业机春人常用控制赛1.串行处理结构
（3）多CPU结构.分布式控制方式
目前，普遍采用这种上.下住机二级分布式结构，上伐机负贵整个糸统管理以及运动学计算.轨迹规划等。
下住机由多CPU姐成，每个CPU控制一个关节运动，这些CPU和主控机联糸是通过总线形式的紧嘉合。
这种结构的控制春工作遠嵐和控制性能明星提高。
但这些多CPU糸统共有的特征都是针对具体问题而采用的功能分布式结构，即每个处理春承担囱定任务。
目裔世界上大多救商為化机春人控制春却是这种结构。
控制春计算机控制糸统中的住置控制部分，几乎无例外地采用数学式住
置控制。
63工业机赛人帝用的控制春6・3・2工业机春人常用控制赛2.并行处理结构
（3）多CPU结构.分布式控制方式并行处理技术是提高计算速度的一个重要而有效的手段，能满足机春人控制的卖对性要求。
从丈故来看，关于机春人控制券并行处理技术，人们研老软多的是机孝人运动学和动力学的并行算由及其卖现。
1982年J.Y.S.Luh管次提出机春人动力学并行处理问題，这是因为关节型机春人的动力学方程是一组非线性務搞合的二阶做分方程，计算十分复杂。
提高机春人动力学算出计算速Jl也为卖現复杂的控制算出如：
计算力矩廉、非线性裔績弘.令适应控制出等打下基础。
开发并行算出的逾径之一就是欧迭串行算出，使之并
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