一,工業機器人傳感系統
1、感受系統由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,用以獲取內部和外部環境狀態中有意義的信息。
2、智能傳感器的使用提高了工業機器人的機動性、適應性和智能化的水準。
3、對于一些特殊的信息,傳感器比人類的感受系統更有效。
二、工業機器人位置檢測
旋轉光學編碼器是最常用的位置反饋裝置。光電探測器把光脈沖轉化成二進制波形。軸的轉角通過計算脈沖數得到,轉動方向由兩個方波信號的相對相位決定。
感應同步器輸出兩個模擬信號——軸轉角的正弦信號和余弦信號。軸的轉角由這兩個信號的相對幅值計算得到。感應同步器一般比編碼器可靠,但它的分辨率較低。
電位計是最直接的位置檢測形式。它連接在電橋中,能夠產生與軸轉角成正比的電壓信號。但是,由于分辨率低、線性不好以及對噪聲敏感。
轉速計能夠輸出與軸的轉速成正比的模擬信號。如果沒有這樣的速度傳感器,可以通過對檢測到的位置相對于時間的差分得到速度反饋信號。
三、工業機器人力檢測
力傳感器通常安裝在工業機器人下述三個位置:
1、安裝在工業機器人關節驅動器上。可測量驅動器或減速器自身的力矩或者力的輸出。但不能很好地檢測末端執行器與環境之間的接觸力。
2、安裝在工業機器人末端執行器與操作臂的終端關節之間,可稱腕力傳感器。通常,可以測量施加于末端執行器上的三個到六個力或力矩分量。
3、安裝在末端執行器的“指尖”上。通常,這些帶有力覺得手指內置了應變計,可以測量作用在指尖上的一個到四個分力。
四、機器人——環境交互系統
1、機器人-環境交互系統是實現工業機器人與外部環境中的設備相互聯系和協調的系統。
2、工業機器人與外部設備集成為一個功能單元,如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。也可以是多臺機器人、多臺機床或設備、多個零件存儲裝置等集成。
3、也可以是多臺機器人、多臺機床或設備、多個零件存儲裝置等集成為一個去執行復雜任務的功能單元。
五、人機交換系統
人機交互系統是使操作人員參與機器人控制并與機器人進行聯系的裝置。該系統歸納起來分為兩大類:指令給定裝置和信息顯示裝置。
六、工業機器人的控制系統
1、工業機器人的控制系統
“控制”的目的是使被控對象產生控制者所期望的行為方式。“控制”的基本條件是了解被控對象的特性。“實質”是對驅動器輸出力矩的控制。
2、工業機器人示教原理
工業機器人的基本工作原理是示教再現;示教也稱導引,即由用戶導引工業機器人,一步步按實際任務操作一遍,工業機器人在導引過程中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態、運動參數/工藝參數等,并自動生成一個連續執行全部操作的程序。完成示教后,只需給工業機器人一個啟動命令,機工業器人將精確地按示教動作,一步步完成全部操作;
3、工業機器人控制的分類:
1)按照有無反饋分為:開環控制、閉環控制;
開環精確控制的條件:精確地知道被控對象的模型,并且這一模型在控制過程中保持不變。
2)按照期望控制量分為:位置控制,力控制,混合控制;
位置控制分為:單關節位置控制(位置反饋,位置速度反饋,位置速度加速度反饋)、多關節位置控制、多關節位置控制分為分解運動控、集中控制;力控制分為:直接力控制、阻抗控制、力位混合控制;
3)智能化的控制方式:模糊控制、自適應控制、最優控制、神經網絡控制、模糊神經網絡控制、專家控制以及其他;
4、控制系統硬件配置及結構:
由于機器人的控制過程中涉及大量的坐標變換和插補運算以及較低層的實時控制,所以,目前的機器人控制系統在結構上大多數采用分層結構的微型計算機控制系統,通常采用的是兩級計算機伺服控制系統。
1)具體流程:
主控計算機接到工作人員輸入的作業指令后,首先分析解釋指令,確定手的運動參數。
然后進行運動學、動力學和插補運算,最后得出機器人各個關節的協調運動參數。這些參數經過通信線路輸出到伺服控制級,作為各個關節伺服控制系統的給定信號。關節驅動器將此信號D/A轉換后驅動各個關節產生協調運動。傳感器將各個關節的運動輸出信號反饋回伺服控制級計算機形成局部閉環控制,從而更加精確的控制機器人手部在空間的運動。
2)基于PLC的運動控制兩種控制方式:
1、利用PLC的某些輸出端口使用脈沖輸出指令來產生脈沖驅動電機,同時使用通用I/O或者計數部件來實現電機的閉環位置控制。
2、使用PLC外部擴展的位置控制模塊來實現電機的閉環位置控制主要是以發高速脈沖方式控制,屬于位置控制方式,一般點到點的位置控制方式較多。