工业自动化领域中,交流伺服电机由于其优越的性能被广泛的应用于运动控制中。根据不同的使用要求,交流伺服电动机的性能参数也有不同的变化。因此,在生产实践中,根据被控参量的不同,交流伺服电动机有着很多不同的控制形式,这些被控参量主要包括转矩、位置和速度。这些控制方法有着不同的应用场景,要根据实际情况进行合理的选择。
按预定的机器人任务要求让机械手哭成各种动作是机器人控制的主要目标,由于机器人机械手产生的惯性力、重力负载以及祸合反应力等随运动空间变化的因素影响,很难实现对机器人的高精度、高动态、高速控制。因而,众多学者对新的控制方法进行设计和研究以求解决这个问题。当前工业机器人领域把机械手上的所有关节都当作一个个独立的交流伺服子系统的控制方法,即把关节藕合的非线性系统,变为非藕合的线性独立系统,而且每一个独立 的子系统均使用PID方法进行闭环控制。KUKA- KR200机器人的驱动系统如图。 计算机控制系统在整个控制系统处于核心地位。需要完成大量的任务,包括系统控制、示教盒与操作台控制、自我诊断、数据显示、1I/0 口通讯、粗插补以及精插补运算、位置计算及加减速控制、运动轨迹修正、在平滑控制中减速点开关位置的确认、不同轴脉冲分配。还有根据反馈信号完成信号的倍频、同步、分频以及分向控制,这些内容几乎囊括了机器人数据处理的全部内容。由此可见,计算机系统要进行数据采集以及大量的运算,才能有效的完成上述工作,这就要求我们使用的计算机具有很强的多任务处理能力。
当前微电子技术发展速度很快,大部分的工业机器人多使用多CPU架构作为计算机控制系统的架构。多CPU架构能够通过不同CPU之间相互帮助和监视,大大减少了机器人发生失控的可能性,同时也将系统和应用软件设计的工作量大大降低,容易实现模块化,也就是多CPU的模块结构系统。
在确定硬件系统组成后大多数计算机控制系统使用并行FO、 双向方式或FIFO方式作为内部通讯与数据传输的方式,而使用并行或串行I/O口在外部进行通讯和数据传输。
KUKA-KR200机器人的计算机系统主要包括三个部分,分别是计算机输入输出的接口板、主控计算机、轴控计算机。其中,主控计算机要对整个焊接工作站的资源进行管理。而在机器人开始工作后,轴控计算机要根据工作轨迹对不同关节电机的转速和力矩进行实时的调整。经过主控计算机的计算后,机器人的位姿信息被传输到相应的轴控计算机,信息在轴控计算机中与目前位姿进行运算和比较,*后根据比较的结果,将驱动数据传输到驱动系统中,以达到所需要的位姿。
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