工業(yè)機(jī)器人的

控制與驅(qū)動系統(tǒng)知識目標(biāo)１.掌握工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。２.了解工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本功能。３.熟悉工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)。４.掌握工業(yè)機(jī)器人的控制方式、控制策略和驅(qū)動系統(tǒng)。能力目標(biāo)１.會辨別工業(yè)機(jī)器人伺服驅(qū)動器的類別。２.能識別工業(yè)機(jī)器人電氣控制柜各個元器件的名稱及功能。學(xué)習(xí)目標(biāo)機(jī)器人通常由４部分構(gòu)成，即操作人員與機(jī)器人之間進(jìn)行通信的部分；測量周圍環(huán)境和機(jī)器人自身狀態(tài)的傳感器部分；對信息進(jìn)行處理的控制部分；根據(jù)決策進(jìn)行動作執(zhí)行的機(jī)器人本體部分。本次任務(wù)是工業(yè)機(jī)器人的控制與驅(qū)動系統(tǒng)，并使用示教器熟練操作機(jī)器人實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)動、線性運(yùn)動與重定位運(yùn)動。工作任務(wù)一、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)(１)工業(yè)機(jī)器人的控制與機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)密切相關(guān)。(２)比較復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人的自由度較多，組成一個多變量控制系統(tǒng)。(３)從經(jīng)典控制理論的角度來看，多數(shù)機(jī)器人控制系統(tǒng)中都包含非最小的相位系統(tǒng)。(４)把多個獨(dú)立的伺服系統(tǒng)有機(jī)地協(xié)調(diào)起來，使其按照人的意志行動。(５)描述機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型是一個非線性模型。(６)機(jī)器人的動作往往可以通過不同的方式和路徑來完成。相關(guān)知識二、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本功能(１)記憶功能(２)示教功能

(３)與外圍設(shè)備聯(lián)系功能(４)坐標(biāo)設(shè)置功能(５)人機(jī)接口

(６)傳感器接口

(７)位置伺服功能(８)故障診斷安全保護(hù)功能三、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩個部分。(１)硬件部分工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件組成如圖所示。其配置如下：(２)軟件部分主要是指控制軟件，包括運(yùn)動軌跡規(guī)劃算法和關(guān)節(jié)伺服控制算法及相應(yīng)的動作順序。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件組成２.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(１)集中控制式其構(gòu)成框圖如圖所示。集中控制式構(gòu)成框圖(２)主從控制式其構(gòu)成框圖如圖所示。主從控制式構(gòu)成框圖(３)分散控制式其構(gòu)成框圖如圖所示。分散控制式構(gòu)成框圖四、工業(yè)機(jī)器人的控制方式１.點(diǎn)位控制方式２.軌跡控制方式３.力(力矩)控制方式４.智能控制方式五、工業(yè)機(jī)器人的控制策略１.重力補(bǔ)償２.前饋和超前控制３.耦合慣量及摩擦力的補(bǔ)償４.傳感器位置反饋５.記憶—修正控制６.觸覺控制７.聽覺控制８.視覺控制９.最佳控制１０.自適應(yīng)控制１１.解耦控制１２.遞階控制六、工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)按動力源可分為液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電動驅(qū)動３種基本驅(qū)動類型。３種基本驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)見表。液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電動驅(qū)動的主要特點(diǎn)液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電動驅(qū)動的主要特點(diǎn)１.液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人如圖所示。(１)液壓系統(tǒng)的組成１)液壓泵。２)液壓機(jī)。３)控制調(diào)節(jié)裝置。４)輔助裝置。液壓驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人(２)液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)液壓驅(qū)動機(jī)器人分為程序控制驅(qū)動和伺服控制驅(qū)動兩種類型。液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)由液壓泵、驅(qū)動器、伺服閥、傳感器和控制回路組成，如圖所示。伺服閥在液壓伺服系統(tǒng)中是不可缺少的一部分，它利用電信號實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的能量控制。工業(yè)機(jī)器人液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)２.氣動驅(qū)動氣動驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人如圖所示。氣動驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人(用于沖壓)工業(yè)機(jī)器人氣動驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)氣動驅(qū)動系統(tǒng)由以下４部分組成。(１)氣源系統(tǒng)壓縮空氣是保證氣動系統(tǒng)正常工作的動力源。(２)氣源凈化輔助設(shè)備氣源凈化輔助設(shè)備主要有后冷卻器、油水分離器、儲氣罐和過濾器等。(３)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有氣缸和氣動馬達(dá)兩種。(４)空氣控制閥和氣動邏輯元件空氣控制閥是氣動控制元件，它的作用是控制和調(diào)節(jié)氣路系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力、流量和方向。３.電動驅(qū)動電動驅(qū)動也稱電氣驅(qū)動，是利用電動機(jī)產(chǎn)生的力或力矩直接或通過減速機(jī)構(gòu)等間接地驅(qū)動機(jī)器人的各個運(yùn)動關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式。(１)電動機(jī)１)直流伺服電動機(jī)(ＤＣ伺服電動機(jī))。２)交流伺服電動機(jī)(ＡＣ伺服電動機(jī))。３)步進(jìn)伺服電動機(jī)。(２)驅(qū)動器１)直流伺服電動機(jī)驅(qū)動器。２)交流伺服電動機(jī)驅(qū)動器。３)步進(jìn)伺服電動機(jī)驅(qū)動器。工業(yè)機(jī)器人電動驅(qū)動原理框圖一、任務(wù)準(zhǔn)備實(shí)施本任務(wù)教學(xué)所使用的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料可參考表。任務(wù)實(shí)施實(shí)訓(xùn)設(shè)備及工具材料二、機(jī)器人控制柜本任務(wù)采用ABB公司生產(chǎn)的IRC5控制柜，如圖所示。RIC5控制柜包括電源開關(guān)按鈕、模式切換旋鈕、I

/O端子排、動力電纜、編碼器電纜、示教器電纜等，其功能說明見表。

IRC5控制柜

IRC5控制柜部件的功能說明三、示教器１.示教器的組成示教器包括使能器按鈕、觸摸屏、觸摸筆、急停按鈕、操縱桿和一些功能按鈕，如圖所示。各部件的功能說明見表。

示教器結(jié)構(gòu)示教器主要部件的功能說明２.示教器的手持方式示教器的手持方式如圖所示。示教器的手持方式四、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的啟動１.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的連接按照圖所示工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)接線圖進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的連接。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)接線圖２.系統(tǒng)的啟動(１)檢查系統(tǒng)接線無誤，如圖所示。配電系統(tǒng)電源操作面板(２)如圖所示，將操作控制柜的“4P斷路器”往上打，開啟電源。操作控制柜電源操作面板(３)將機(jī)器人控制柜背面的電源開關(guān)從水平狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到垂直狀態(tài)。如圖所示?？刂乒耠娫床僮髅姘?背面)五、手動操縱工業(yè)機(jī)器人１.單軸運(yùn)動控制(１)單擊“手動操縱”按鈕，進(jìn)入手動操縱界面，如圖所示。進(jìn)入手動操縱界面(２)單擊“動作模式”，選擇“軸1-3”，再單擊“確定”按鈕，動作模式設(shè)置成軸1-3，如圖所示。(３)操作圖中的操縱桿。設(shè)置動作模式為“軸1-3”(４)單擊“動作模式”，選擇“軸4-6”，再單擊“確定”按鈕，動作模式設(shè)置成軸4-6，如圖所示。(５)操作圖中的操縱桿。設(shè)置動作模式為“軸4-6”２.線性運(yùn)