I. Concepte del sistema de control de robot
Un sistema de control robotitzat és un sistema de gestió amb els seus propis objectius i funcions que consisteixen en un subjecte de control, un objecte de control i un medi de control. Un sistema de control implica a través del qual es pot mantenir i canviar qualsevol quantitat interessada o canviable dins d’una màquina, un mecanisme o un altre dispositiu de manera desitjada. També s’implementa un sistema de control per portar l’objecte controlat a un estat desitjat predeterminat. El sistema de control fa que l’objecte controlat tendeixi a un estat estable cert.
II. Requisits funcionals del sistema de control de robot
1, Funció de memòria: emmagatzemar l’ordre d’operació, la ruta de moviment, el mode de moviment, la velocitat de moviment i la informació relacionades amb el procés de producció.
2, Funció docent: programació fora de línia, ensenyament en línia, ensenyament indirecte. La demostració en línia inclou dos tipus de caixa de demostració i demostració de guies.
3, Funció de contacte amb equips perifèrics: interfície d’entrada i sortida, interfície de comunicació, interfície de xarxa, interfície de sincronització.
4, Funció de configuració de coordenades: conjunt, absolut, eina, quatre tipus de sistema de coordenades definits per l'usuari.
5, Interfície humana-màquina: caixa de demostració, tauler d’operació, pantalla.
6, Interfície del sensor: detecció de posició, visió, tacte, força, etc.
7, Funció servo de posició: enllaç de multis eixos Robot, control de moviment, velocitat i control d’acceleració, compensació dinàmica.
8, Funció de diagnòstic de fallada i protecció de seguretat: Monitorització d’estat del sistema durant el funcionament, protecció de seguretat i autodiagnòstic de falles en estat de falla.
III, els principals tipus de sistema de control de robots
La tasca del sistema de control és controlar l’actuador del robot per completar el moviment i la funció segons el programa d’instrucció d’operacions del robot i els senyals retornats de la retroalimentació del sensor. Si el robot no té característiques de retroalimentació de la informació, és un sistema de control de llaç obert; Si té característiques de retroalimentació de la informació, és un sistema de control de bucle tancat.
Segons el principi de control es pot dividir en el sistema de control de programes, el sistema de control adaptatiu i el sistema de control d’intel·ligència artificial.
Segons la forma de control, el moviment es pot dividir en control de punts i control de la trajectòria.
IV, composició del sistema de control de robots industrials
1, ordinador de control: el centre de control i comandament del sistema de control.
2, Capsa d’ensenyament: l’ensenyament de la trajectòria i la configuració de paràmetres de robot, així com totes les operacions d’interacció humà-ordinador, amb la seva pròpia CPU i unitat d’emmagatzematge independents i l’ordinador principal a la comunicació en sèrie per aconseguir la interacció d’informació.
3, Tauler d’operació: consta de diversos botons d’operació i llums d’indicadors d’estat, i només realitza l’operació de funció bàsica.
4, Emmagatzematge de discs durs i disquet: la memòria perifèrica per emmagatzemar el programa de treball del robot.
5, Entrada i sortida digital i analògica: una varietat d’entrada o sortida d’ordres d’estat i control.
6, Interfície d'impressora: enregistra la necessitat de produir una varietat d'informació.
7, la interfície del sensor: per a la detecció automàtica d’informació per aconseguir un control suau del robot, generalment per als sensors de força, tacte i visió.
8, Controlador de l’eix: completeu la posició, la velocitat i el control d’acceleració del robot.
9, Control d'equips auxiliars: utilitzat amb el robot amb el control d'equips auxiliars, com ara variacions de les urpes de mà, etc.
10 Interfície de comunicació: realitzeu el robot i altres intercanvis d'informació d'equips, generalment interfície en sèrie, interfície paral·lela, etc.
11, interfície de xarxa
(1) Interfície Ethernet: a través de l'ethernet per aconseguir diversos o un únic robot Comunicació de PC directa, la velocitat de transferència de dades de fins a 10Mbit / s, pot estar directament al PC amb la funció de la biblioteca de Windows per a la programació d'aplicacions, suport per a TCP / IP Els protocols de comunicació, a través de la interfície Ethernet es carregaran amb dades i programes a cada controlador de robot.
(2) Interfície de camp de camp: suport per a diverses especificacions populars de camp de camp, com Devicenet, Abremotei/O, Interbus-S, Profibus-DP, M-NET, etc.
V. Estructura del sistema de control de robot
Sistema de control centralitzat
Realitzeu totes les funcions de control amb un ordinador, una estructura senzilla, un baix cost, però deficient en temps real, difícil d’expandir.
El sistema de control centralitzat basat en PC fa un ús complet de l’obertura dels recursos de PC i pot aconseguir una bona obertura: una varietat de targetes de control, dispositius de sensors, etc. port sèrie estàndard, port paral·lel.
Els avantatges del sistema de control centralitzat són: menors costos de maquinari, fàcil de recopilar i analitzar informació, fàcil de realitzar el control òptim del sistema, una millor integritat i coordinació, l’expansió del maquinari del sistema basada en PC és més convenient.
Els desavantatges també són evidents: la manca de flexibilitat en el control del sistema, els perills de control són fàcils de centralitzar, un cop es produeix el fracàs, el seu impacte en una àmplia gamma de conseqüències greus; A causa dels elevats requisits en temps real del robot, quan el sistema realitzi un gran nombre de càlculs de dades, reduirà el sistema en temps real, la resposta del sistema a les tasques multi-tasking també entrarà en conflicte amb el sistema real. temps; A més, el sistema es connecta a la complexitat, cosa que reduirà la fiabilitat del sistema.
Mode de control de l'esclaus mestre
Els processadors mestres i esclaus s’utilitzen per realitzar totes les funcions de control del sistema. La CPU mestra realitza la gestió, la transformació de coordenades, la generació de trajectòries i l’autodiagnòstic del sistema, etc .: La CPU esclava realitza el control de moviment de totes les articulacions. El seu diagrama de blocs de composició, com es mostra a la figura.
El sistema de control de control de Master-Slave en temps real és millor, adequat per a un control d’alta velocitat d’alta precisió, però la seva escalabilitat del sistema és deficient, dificultats de manteniment.
Mode de control descentralitzat
Segons la naturalesa del sistema i la forma en què el control del sistema es divideix en diversos mòduls, cada mòdul té una tasca de control i una estratègia de control diferents, i la relació entre els modes pot ser mestre-esclau o igual. Aquesta manera de temps real és bo, fàcil de realitzar un control d’alta velocitat i d’alta precisió, fàcil d’expansió, un control intel·ligent que es pot realitzar, és la forma popular actual.
La idea principal és "Control descentralitzat, gestió centralitzada", és a dir, el sistema dels seus objectius i tasques generals es pot integrar la coordinació i la distribució, i mitjançant la coordinació de subsistemes per completar la tasca de control, tot el sistema de la funcional , els aspectes lògics i físics es descentralitzen, de manera que també es coneix com a sistema de control centralitzat o sistema de control descentralitzat.
En aquesta estructura, els subsistemes estan compostos per controladors i diferents objectes o dispositius controlats, i els subsistemes es comuniquen entre ells a través de xarxes, etc. L’estructura de control distribuïda proporciona un sistema de control de robot obert, en temps real i precís. Sovint s’utilitzen dos nivells de control en sistemes distribuïts.
Sistema de control distribuït de dos nivells
Normalment consisteix en una màquina superior, una màquina inferior i una xarxa. La màquina superior pot dur a terme diferents algoritmes de planificació i control de trajectòria, mentre que la màquina inferior realitza la investigació i la implementació de la subdivisió i l’optimització de control de la interpolació. Les màquines superiors i inferiors funcionen en coordinació entre elles mitjançant un bus de comunicació, que aquí pot tenir la forma de rs -232, rs -485, eee -488 i buss USB.
Avui en dia, el desenvolupament de la tecnologia Ethernet i Fieldbus proporciona serveis de comunicació més ràpids, estables i efectius per als robots. Especialment la barra de camp, que s’aplica al lloc de producció, en la microomputadorització de l’equip de mesurament i control entre la realització de la comunicació digital bidireccional multi-node, formant així un nou tipus de sistema de control de control de camp de control completament distribuït de manera integrada en xarxa.
Els avantatges del sistema de control distribuït són: bona flexibilitat del sistema, risc reduït del sistema de control, l’ús de control descentralitzat multi-processador, que és propici per a l’execució paral·lela de les funcions del sistema, milloreu l’eficiència de processament del sistema, escurceu-ho El temps de resposta.
Classificació del sistema de control de robot
1, el sistema de control del programa: fins a cada grau de llibertat per imposar una certa regularitat del paper de control, el robot pot aconseguir la trajectòria espacial requerida.
2, Sistema de control adaptatiu: Quan les condicions externes canvien, per tal de garantir que la qualitat requerida o per millorar la qualitat del control amb l’acumulació d’experiència pròpia, el procés es basa en l’estat de la màquina operativa i Observació d’errors de servo i, a continuació, ajusteu els paràmetres del model no lineal fins que l’error desaparegui. L’estructura i els paràmetres d’aquest sistema poden canviar automàticament amb el temps i les condicions.
3, Sistema d’intel·ligència artificial: és impossible preparar prèviament el programa de moviment, però requereix que el paper de control es determini en temps real segons la informació obtinguda sobre l’estat circumdant durant la moció.
4, Sistema de control basat en punts: el robot és necessari per controlar amb precisió la posició de l'efector final i no té res a veure amb el camí.
5, Sistema de control de trajectòria contínua: requereix que el robot es mogui segons la trajectòria i la velocitat ensenyades.
6. Bus de control: sistema internacional de control de bus estàndard. Utilitzeu Bus International Standard Bus com a bus de control del sistema de control, com ara VME, multi-bus, std-bus, PC-Bus.
7, Sistema de control personalitzat de bus: el fabricant defineix el seu propi ús del bus com a bus del sistema de control.
8, Mètode de programació: Sistema de programació de configuració física. Configuració de commutadors de límit fix de l'operador per adonar -se del funcionament del programa d'inici i aturada, que només es pot utilitzar per recollir i col·locar operacions simples.
9, Programació en línia: a través de l’ensenyament humà per completar el funcionament dels mètodes de programació del procés de memòria de la informació, inclosos l’ensenyament de la simulació i l’ensenyament de la simulació de la simulació de l’ensenyament directe.
10, Programació fora de línia: no en el funcionament real de l’ensenyament directe del robot, sinó allunyat de l’entorn operatiu real, del programa d’ensenyament, mitjançant l’ús de robòtica avançada, llenguatge de programació, generació fora de línia de la trajectòria operativa del robot.