1、機(jī)器人故障診斷技機(jī)器人故障診斷技術(shù)術(shù)一、機(jī)器人故障及控制系統(tǒng)簡介 隨著機(jī)器人計算機(jī)及其控制系統(tǒng)復(fù)雜性的增加 , 機(jī) 器 人 系 統(tǒng)的可靠性也變得越來越重要 , 而 診斷 和可靠 性 設(shè)計 是提高機(jī)器人系統(tǒng)可靠性的主要 途徑 。 機(jī) 器人 計算機(jī)故障診 斷 的具 體方式包 括部件 自診斷, 即接 通 電源 后 , 通 過 自診斷程序?qū)?系統(tǒng)內(nèi)各 主要 功能 電路 或功能塊以及接 口裝里 做功能檢查 . 這種 預(yù)先診斷方式是為 了及 早發(fā)現(xiàn)故障 , 以便 用戶使用前排除故障 , 系統(tǒng)診斷 , 在工作過程 中一且檢出故障, 就 中斷有關(guān)作業(yè) , 進(jìn)入 中斷工 作狀態(tài) , 對故障作出判斷 , 最后 記

2、 錄或輸出判斷結(jié)果 , 以便用戶采取相應(yīng) 的故障處理對策 。本機(jī)器人控制系統(tǒng)簡介本 機(jī) 器人 是一 臺具有P T P 控制 、 個 自由度 的平面 關(guān)節(jié) 機(jī)器 人 , 其 4控制系 統(tǒng) 組織 結(jié)構(gòu)如圖 1 所 示 CPU板是本控制器的核心 , 其上主 要 有 CPU 、存儲器 、多級中斷控制電路 、脈 沖 分配 電路 、讀位置電路 以及串行通訊電路等 , 完成系統(tǒng)管理 、控制運(yùn)算、伺服系統(tǒng)控制與位置檢測等全部控制功能 , 以及與示教盒、控制板的通訊 。I/ 0 接口板主要負(fù)責(zé)輸入 輸出以及監(jiān)測各種故障報警輸入信號伺服板負(fù)責(zé)完成四個軸的位置 環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的伺服控制。C P U 板各功能電路

3、和主要芯片的故障診斷1.存儲器診斷 ROM中存儲有本控制系統(tǒng)的管理、控制和運(yùn) 行程序。ROM 的測試方法是在ROM (本系統(tǒng)為 3片2764EPROM , 每片容量 S KB ) 中固化程序時 , 留出一個單元用來寫入SKB 存儲單元所有字節(jié)的相加和 , 若結(jié)果 與檢驗和相等, 表明ROM中的內(nèi)容基本 正常 , 否則指出錯誤 , 顯示錯誤類型 ( 0 1 )和故障 ROM的位置編號(1,2,3)。2.RAM的測試 本系統(tǒng)設(shè)計有充電電池用于在系統(tǒng)斷電時對3片R A M (本系統(tǒng)采用6264) 供電 , 保證RAM 中的用戶程序不會丟失,所 以在對RAM進(jìn)行測試時,不能破壞RAM中的內(nèi)容 。 3

4、. 用戶 程序是否 保存完好 的測試 用戶程序在 R A M 中是 以步為 單位存儲的 。 每步占用 2 0 B , 其 中有對應(yīng) 程序步的功能 、狀態(tài)及位里 信息等 , 包括有起始步 、 結(jié)束步的若干程序構(gòu)成一 段 用戶程序 . 本 測試 采取分段計算并記 憶校驗和 , 開機(jī) 后 分段檢驗的方法. 在程序輸入 (示教盒上 按W R 工T E 或 F U N C 鍵 )時 , 隨時計算各段程序的所有字節(jié)相加和 , 然后與校驗和 比較 。 若有一段 不符合 , 顯示用戶程序存儲故障 (編號 0 3 ) 并給 出段號。4 . 中斷處 理 電路的測試 中斷處 理 電路接受 串行通 訊 電路 、 脈沖

5、分 配 電路 、 1 0 m : 和 8 2 7 9 等中斷源 的中斷 申請 ,根據(jù)其優(yōu)先權(quán) 和當(dāng)前 程序執(zhí)行狀 態(tài)決 定是否向 C P U 申 清 中 斷 . 該 電 路 的主要 芯片為 2 片Z80C T C2。8 0 C T C 的 功 能主要體現(xiàn) 在計數(shù)及 中斷 。5 . 脈沖分 硯 電路 的側(cè)試 這部分測 試是檢驗脈沖分配器 8 2 5 3 是 否 能夠?qū)⒔o定的脈沖準(zhǔn)確地 發(fā)送 出去 , 并檢驗各8 2 5 3是否完好。 因此將 3 片 8 2 5 3的定時 /計數(shù)通道 全 置 成定時方式 , 并裝入初始 時 間常 數(shù)OOH , 一 定時間間隔后 , 讀取各通道的定時值 , 如果符合

6、預(yù) 期值 , 則認(rèn) 為 8 2 5 3基本完好 , 否則指示 脈沖分配 電路 出錯 (編號 0 5 )并給 出 8 2 5 3位置編號。6 . 讀 位 t 電路浦試 讀位置 電路 是利用 3 片 8 2 5 3對各軸正反 位置 脈沖進(jìn)行計數(shù) 。 由測試 程序控制向各計 數(shù)器發(fā)送脈沖 , 如果 8 25 3 能 準(zhǔn)確計數(shù) , 則表明讀位 置 電路及 8 2 5 3基本 正常 。 本 測試能指 示讀位置電源 、 伺服 系統(tǒng)及其他部件的診斷 本機(jī)器人開機(jī) 后 , 立 即對 C P U 板、 示教盒及其他板進(jìn)行開機(jī) 自診斷 , 把故障編號顯示在控制板位里顯 示 區(qū) . 而在機(jī)器人工 作的整個時間內(nèi)都對

7、 電源 、 伺服系統(tǒng)、 控制柜內(nèi)猛度 、 風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn) 、 氣壓 降低等進(jìn)行實時監(jiān)測 . 上 述 故 障信號被引 到 I / O 接 口板 , 經(jīng)過光電輻合接到7 4 L S 2 4 Q輸入 端 , C P U 每隔 1 0 m s 查詢上 述端 口是否 出現(xiàn)故障 , 如果出現(xiàn)故障則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理程序 . 在控制面板上 有數(shù)碼管專供顯示這類故障的編號 . 下 面列出這類故障的報替編號, 給出這類故障診斷的程序流程圖。1. 異常停止 (報. 編 號 0 1 ) 當(dāng)按控制面板或示 教 盒 的 E M 鍵 ( 即緊急停止 健 )時 , 或外部異常停止輸入時 , 進(jìn)入異常停止 狀態(tài) , 此 時機(jī)器人立

8、 即停止 運(yùn)行程序 . 要重 新接通 電源 才能重 新工作 。2 . 交流 電壓瞬 斷 (報. 幼號 0 2 ) 交流 2 2 o V 電源 輸入 發(fā)生 1 0 。% , Z o m : 以上 的瞬斷時 , 通 過一 簡單的邏輯 電路輸出報替僧號到 I / O 板 , 此 時全部輸出置成 “ 關(guān)” , C P U 也停止工 作. 要 重新接通 電源才能重新工 作 。3 . 氣壓降低 (報, 編 號 08 ) 為 防止氣壓 降低造成工 件脫落 , 當(dāng)壓 力傳感器檢測到氣壓 降低時 , 進(jìn) 入異常停止?fàn)顟B(tài) 。4 . 過熱 (報. 編號 0 4 ) 當(dāng)伺服電機(jī) 電流過大 , 保護(hù)電機(jī)的熱繼電器動作

9、, 進(jìn) 入 異常停止?fàn)顟B(tài) , 并切斷伺服電機(jī)電源5.驅(qū)動器故障(報警編號05） 此故障可 發(fā)生在 以下 場合: 電機(jī)驅(qū)動器電源 電壓誤差 過大時 (檢測電擬電壓的分壓 電阻 的 電壓信號 ) , 電機(jī)驅(qū) 動器的大功率晶體管溫度過高時 (檢測溫度傳感器的電壓信號 ) ,電機(jī)驅(qū) 動器 直 流電源 流過過大的電流時 (檢測電源 電流 采 樣電阻 的電壓信號 ) 。 上述三 種信號經(jīng)三 個輸入 端與非門輸出驅(qū) 動器 故障信號到 I /O 板 , 報警發(fā)生 時進(jìn) 入異常停止?fàn)?態(tài) , 并切斷直 流伺 服 電機(jī) 的電源 。6.伺服報警 (編號 0 6 ) 當(dāng)伺服系統(tǒng)位置 環(huán) 的偏差 計數(shù)器的誤差過大時 (

10、檢測偏差 計數(shù)器的溢出電壓信號 ), 進(jìn)入異常停止?fàn)?態(tài) , 并切斷伺服 電機(jī) 的 電源 .7.超 程 (編 號 07 )超程可用硬件 的方法 ( 限位開關(guān) )和軟件的方法檢出. 軟件的方法是用預(yù)先寫在 E P R O M內(nèi)的數(shù)據(jù)檢測是否超程 , 通 常設(shè)定在 限位開關(guān)內(nèi)測.8.超 時 (編 號 08 ) 位置決定需要 過長時間時 , 超時報替 , 用預(yù)先寫在 E P R O M 內(nèi)的數(shù)據(jù)檢測是否超時 , 超過則進(jìn)入 異常停止 狀態(tài)。9 . 通 度過 高 (編號 0 5 ) 監(jiān)測控制柜內(nèi) C P U 板的溫 度 (通過溫度傳感器 ) , 當(dāng)溫度超過 6 0 時報警 。當(dāng)程序執(zhí)行中發(fā)生報警時 , 程序應(yīng)執(zhí)行到結(jié)束返 回原點后 , 進(jìn) 入異 常停 止?fàn)顟B(tài) 。1 0. 風(fēng) 機(jī)停轉(zhuǎn) (報普編 號 10 ) 冷卻用 風(fēng)機(jī) 停轉(zhuǎn)時 , 靈敏 壓力傳感器 沒有 風(fēng)壓 而 輸出報警 電壓信 號 。 在運(yùn)行時報警 , 程序應(yīng)執(zhí) 行到結(jié)束返 回原 點后 , 進(jìn) 入異 常停止?fàn)?態(tài)。本文