El gabinet de control de robots industrials és el component fonamental d’un sistema de robot industrial, que s’encarrega de rebre ordres de l’operador o del sistema d’automatització i de controlar el moviment i el treball del robot. El disseny i la fabricació del gabinet de control és fonamental per al rendiment, l'estabilitat i la fiabilitat del robot. En aquest treball, introduirem en detall la composició del gabinet industrial de control de robots, inclosos el maquinari i el programari.
I. Composició de maquinari
Mòdul d'energia
El mòdul d’alimentació d’alimentació és la part de subministrament d’energia del gabinet de control, que s’encarrega de convertir la potència de CA d’entrada en potència de corrent continu requerida pel robot. El mòdul d’alimentació sol incloure rectificadors, filtres, reguladors de tensió i circuits de protecció. El rectificador converteix la potència de CA en potència de corrent continu, el filtre elimina la ondulació a la potència de corrent continu, el regulador de tensió garanteix l'estabilitat de la tensió de sortida i el circuit de protecció protegeix el mòdul d'alimentació en cas d'anormalitat.
Controlador
El controlador és el component principal del gabinet de control, que s’encarrega de rebre ordres de l’operador o del sistema d’automatització, calculant la trajectòria i la velocitat del robot i controlar les diverses articulacions i actuadors del robot. El controlador sol incloure el controlador principal, el controlador de moviment i la interfície d'E/S. El controlador principal és responsable de processar ordres d’alt nivell i coordinar el treball de diversos subsistemes, el controlador de moviment és responsable de realitzar el control de moviment del robot i la interfície d’E/S és responsable de comunicar-se amb dispositius externs.
Conductor
El conductor és la part de sortida de potència del gabinet de control, que és responsable de convertir les ordres del controlador en la força motriu de les diverses articulacions i actuadors del robot. Les unitats solen incloure unitats de servo, unitats pas a pas i unitats de corrent continu. Les unitats de servo es caracteritzen per alta precisió, alta velocitat de resposta i alta estabilitat i són adequades per a aplicacions de robot d’alta precisió i d’alta velocitat; Les unitats pas a pas es caracteritzen per una estructura simple, un baix cost i un control fàcil i són adequades per a aplicacions de robot de baixa velocitat i baixa precisió; Les unitats de corrent continu es caracteritzen per un parell elevat, alta eficiència i alta fiabilitat i són adequades per a aplicacions robòtiques a gran escala i a gran escala.
Sensors
Els sensors són la part de detecció del gabinet de control, que s’encarrega de detectar l’estat de moviment, la posició, la velocitat, el parell i altra informació del robot i la informació i d’alimentar aquesta informació al controlador. Els sensors solen incloure codificadors, sensors de parell, sensors tàctils, sensors de visió, etc. Els codificadors s’utilitzen per detectar l’angle i la velocitat de les articulacions del robot, els sensors de parell s’utilitzen per detectar el parell de les articulacions del robot, els sensors tàctils s’utilitzen per detectar l’estat de contacte entre el robot i l’objecte, i els sensors visuals s’utilitzen per obtenir la informació visual de l’entorn de treball del robot.
Mòdul de comunicació
El mòdul de comunicació és la part de transmissió d’informació del gabinet de control, que s’encarrega de transmetre informació des de l’interior del gabinet de control a dispositius externs o des de dispositius externs fins a l’interior del gabinet de control. El mòdul de comunicació sol incloure el mòdul Ethernet, el mòdul de comunicació en sèrie, el mòdul de comunicació sense fils, etc. El mòdul Ethernet s’utilitza per adonar -se de la connexió entre el gabinet de control i l’ethernet industrial, el mòdul de comunicació en sèrie s’utilitza per adonar -se de la connexió entre el gabinet de control i els dispositius en sèrie, i el mòdul de comunicació sense fils s’utilitza per adonar -se de la connexió entre el gabinet de control i els dispositius sense fils.
Interfície de la màquina humana
L’HMI és la part operativa del gabinet de control, que s’encarrega d’introduir les ordres de l’operador al gabinet de control i de mostrar la informació d’estat del gabinet de control a l’operador. L’HMI normalment consisteix en una pantalla tàctil, teclat, ratolí, llums indicadors, visualització, etc. La pantalla tàctil i el teclat s’utilitzen per introduir les ordres de l’operador, el ratolí s’utilitza per fer una operació precisa, la llum indicadora s’utilitza per mostrar l’estat de treball de l’armari de control i la pantalla de visualització s’utilitza per mostrar informació detallada del gabinet de control.
Mòdul de seguretat
El mòdul de seguretat és la part protectora de l’armari de control, que s’encarrega de protegir i alarmar el robot en cas de situacions anormals o perilloses. El mòdul de seguretat normalment consisteix en un botó d’aturada d’emergència, un interruptor de la porta de seguretat, una cortina de llum de seguretat, etc. El botó d’aturada d’emergència s’utilitza per protegir el robot en cas d’una situació anormal o perillosa. El botó d’aturada d’emergència s’utilitza per aturar el moviment del robot immediatament quan es produeix una anormalitat, l’interruptor de la porta de seguretat s’utilitza per detectar si l’àrea de seguretat del robot s’ha intrusat o no, i la cortina de llum de seguretat s’utilitza per detectar si hi ha alguna persona o objecte a la zona de treball del robot.
II. Composició de programari
Sistema operatiu
El sistema operatiu és la base del programari del gabinet de control, que s’encarrega de gestionar els recursos de maquinari del gabinet de control i proporcionar un entorn per al funcionament del programari. Els sistemes operatius habituals inclouen el sistema operatiu en temps real (RTOS), els sistemes operatius incrustats (com Linux, VxWorks, etc.) i sistemes operatius de propòsit general (com Windows, MacOS, etc.).
Llenguatges de programació de robot
Un llenguatge de programació de robot és un llenguatge de programació que s’utilitza per escriure programes de control de robots fàcils d’entendre i escriure, fàcils de depurar i mantenir. Els llenguatges de programació de robot comuns inclouen C/C ++, Python, Java, etc.
Robot Kinematics and Dynamics Library
Robot Kinematics and Dynamics Libraries són biblioteques de programari que s’utilitzen per calcular la trajectòria i la velocitat d’un robot, que inclouen cinemàtica endavant, cinemàtica inversa, modelatge de dinàmiques, etc. Aquestes biblioteques poden simplificar la redacció dels programes de control de robot i millorar la fiabilitat i l'estabilitat dels programes.
Algoritmes de control de robot
Els algoritmes de control de robot són algoritmes utilitzats per realitzar el control del moviment del robot, que inclouen el control PID, el control adaptatiu, el control difús, etc. Aquests algoritmes poden ajustar automàticament els paràmetres de control segons l’estat de moviment real i l’entorn de treball del robot per realitzar un control precís i estable.
Protocol de comunicació de robot
Els protocols de comunicació de robot són protocols utilitzats per realitzar la comunicació entre el gabinet de control i els dispositius externs, que inclouen Modbus, Profibus, EtherCat, etc. Aquests protocols poden assegurar la fiabilitat i la comunicació en temps real i millorar la compatibilitat i l'expansibilitat del sistema de robot.