工业机器人控制
工业机器人控制系统所要达到的功能有哪些-
工业机器人控制系统所要达到的功能有哪
些?
一般来说，工业机器人由三大部分六个子系统组成，三大部分是机械部分、传感部分和控制部分;六个子系统可分为机械结构系统、驱动系统、感知系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
相比于传统的工业设备，工业机器人有众多的优势，比如机器人具有易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点，使得它们可以在高危环境下进行作业。
那么工业机器人控制系统所要达到的功能有哪些?机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下：1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。
2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。
在线示教包括示教盒和导引示教两种。
3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。
4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。
6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。
7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。
工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。
工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。
第六章 工业机器人控制PPT课件
6.1 工业机器人控制的特点及分类
一、工业机器人控制的特点
工业机器人控制系统一般是以机器人的单轴或多轴运 动协调为目的的控制系统。 ➢传统的自动机械哥有是氏些以力书自，中身也Co的翻rio为动lis科作fo氏为rc力e重，。点，而工业机 器人的控制系统更在着地重理学本中体又与称操为作地对转象的相互关系。 ➢工业机器人的控偏制向与力机，构是运地球动在学转及动动力学密切相关。
工业机器人及应用－机电工程学院
工业机器人控制的特点及分类
二、工业机器人控制的分类
工业机器人控制结构的选择，是由工业机器人所执 行的任务决定的。
按运动坐标控制方式
关节空间运动控制 程序控制系统 直角坐标空间运动控制
按适应程度
适应性控制系统
按控制机器人数目 按运动控制方式
单人控工系智统能控制系统 位置控制 群控系统 速度控制
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工业机器人4大控制方法
工业机器人4大控制方法
一、工业机器人的控制方法
工业机器人是一种高度自动化的机械装置，它的发展过程中，机器人的控制方法也不断改进，工业机器人控制方法一般分为四种： 1、外部控制
外部控制指机器人由其他系统或外部设备提供控制信号，来实现机器人的运动控制。
它是机器人控制的最简单的一种方法，但是它的功能受到外部系统的限制，并且运算速度慢。
2、数字控制
数字控制是根据数字信号给出的机器人运动控制系统，是利用微机或数字系统控制机器的运行。
它具有功能灵活、运算速度快、控制精度高的特点，是为数不多的工业机器人控制方法。
3、模拟控制
模拟控制方法是指利用模拟设备的信号给出机器人运动控制系统，它可以实现复杂的运动控制，但是它的精度和速度受模拟信号的限制，不能满足高精度和高速度的要求。
4、智能控制
智能控制是将计算机技术、模式识别技术、智能技术和工业机器人控制技术等有机结合在一起的一种新型机器人控制方法，它具有功能强大、可靠性高、自动性高的特点，有望替代传统控制方法，成为未来工业机器人控制的主流。
二、结论
工业机器人控制方法一般分为外部控制、数字控制、模拟控制和智能控制四种。
在机器人的发展历程中，控制方法的不断优化，以及智能技术的发展，许多新型的控制方法也逐步出现，如智能控制方法等，它们将为下一代工业机器人控制带来无穷的可能性。
简述工业机器人控制系统的特点
工业机器人控制系统的特点一、引言工业机器人是一种能够自动化执行各种任务的机器设备，广泛应用于制造业中。
机器人的控制系统是实现机器人自主运动和完成任务的关键部分，其特点对于机器人的性能和应用具有重要影响。
本文将就工业机器人控制系统的特点进行详细探讨。
二、工业机器人控制系统的组成工业机器人控制系统一般由硬件和软件两部分组成。
硬件包括机器人的机械结构、传感器、执行器等，而软件则是控制机器人运动和执行任务的程序。
下面将分别对这两个方面的特点进行介绍。
2.1 硬件特点1.机械结构稳定可靠：工业机器人的机械结构需要具备足够的刚性和稳定性，以确保机器人的运动精度和稳定性。
2.高功率执行器：工业机器人通常需要携带一定负载并进行精细运动，因此其执行器需要具备足够的功率和精确度。
3.多轴关节设计：工业机器人往往需要完成多个自由度的运动，因此其关节数量通常较多，从而实现更灵活、多样化的运动轨迹。
4.传感器丰富多样：为了实现机器人对环境的感知和交互，工业机器人通常配备多种传感器，如视觉传感器、力觉传感器等。
2.2 软件特点1.实时性要求高：工业机器人需要对外界环境变化快速做出反应，因此其控制系统需要具备高实时性，能够快速响应外界输入，并控制机器人的动作。
2.开放性与兼容性：工业机器人控制系统通常需要与其他系统进行数据交互，因此其软件需要具备开放性和兼容性，能够与各种硬件和软件平台进行集成。
3.良好的可编程性：由于工业机器人的应用场景广泛，其任务需要根据具体需求进行编程和定制。
因此，工业机器人控制系统需要提供丰富的编程接口和工具，以满足用户的需求。
4.支持多任务处理：工业机器人通常需要同时执行多个任务，因此其控制系统需要支持多任务处理和并行控制，以提高效率和灵活性。
三、工业机器人控制系统的工作原理工业机器人控制系统的工作原理可以分为以下几个步骤：3.1 传感器数据获取工业机器人通过配备的各类传感器对外界环境进行感知，如视觉传感器可以获取目标物体的位置与姿态信息，力觉传感器可以获取与物体的接触力信息等。
工业机器人控制原理
工业机器人控制原理嘿，朋友们！今天咱就来好好聊聊工业机器人控制原理这档子事儿。
你说这工业机器人啊，就像是一个超级厉害的大力士，能举起很重很重的东西，还能超级精确地完成各种任务。
那它为啥这么牛呢？这就得从控制原理说起啦。
想象一下啊，工业机器人就好像是一个训练有素的运动员，它的每一个动作都得听指挥。
这个指挥中心呢，就是它的控制系统啦。
控制系统就像是机器人的大脑，告诉它啥时候该干啥，怎么干。
比如说吧，机器人要去抓取一个零件。
控制系统首先得知道这个零件在哪里，这就好像我们要去找东西，得先知道东西放在哪儿一样。
然后呢，它得计算出怎么移动手臂才能准确地抓到零件，不能抓歪了，也不能抓空了。
这可不容易呢，就跟咱走路一样，得走得稳，不能东倒西歪的。
这其中啊，传感器就起到了非常重要的作用。
它们就像是机器人的眼睛、耳朵和手，能感受到周围的一切。
有了这些传感器，机器人才能知道自己身处何处，周围有啥东西。
就好比我们人，没有眼睛看不到路，没有耳朵听不到声音，那可就寸步难行了呀。
还有啊，机器人的执行机构也很关键。
这就像是人的肌肉，得有力气才能干活呀。
要是机器人的执行机构不给力，那它就没办法好好完成任务啦。
而且哦，这控制原理可复杂了呢。
就像一个巨大的拼图，每一块都得放对地方，才能拼出一幅完整的画面。
这里面涉及到很多很多的知识和技术，什么编程啦，算法啦，电路啦，哎呀，真是数都数不过来。
那你可能会问了，这么复杂的东西，我们普通人能搞懂吗？嘿，别小瞧自己呀！虽然咱可能不是专家，但咱可以慢慢学呀。
就像学骑自行车一样，一开始可能会摔倒，但多练几次不就会了嘛。
你想想，要是我们能搞懂工业机器人控制原理，那多有意思啊！说不定还能自己动手做一个小机器人玩玩呢。
这可不是遥不可及的梦想哦，只要我们有兴趣，有耐心，就一定能做到。
所以啊，别害怕这工业机器人控制原理听起来很难，其实只要我们用心去学，去探索，就一定能发现其中的乐趣和奥秘。
加油吧，朋友们！让我们一起走进工业机器人的奇妙世界！。
简述常见工业机器人的控制方式
简述常见工业机器人的控制方式常见工业机器人的控制方式工业机器人是一种用于自动化生产的机械设备，广泛应用于制造业的各个领域。
它们以各种不同的方式进行控制，以便执行特定的任务。
本文将对常见的工业机器人控制方式进行简要介绍。
1. 数字控制（NC）数字控制是通过预先编程的数值指令来控制机器人运动和操作的方式。
这些指令通常以G代码的形式输入到控制器中，控制器会相应地调整机器人的动作。
由于数值指令可以准确描述机器人的运动轨迹和速度，因此数字控制方式在需要高精度和可重复性的任务中广泛应用，如雕刻、铣削和点焊等。
2. 编程控制编程控制是一种通过编写特定程序来指导机器人操作的方式。
与数字控制不同，编程控制可以实现更复杂、多样化的任务。
程序可以包括条件判断、循环控制和逻辑运算等，从而使机器人能够根据实际情况做出灵活的决策和动作。
编程控制适用于需要灵活性和智能性的任务，如装配、拾取和搬运等。
3. 传感器反馈控制传感器反馈控制是一种基于传感器信号来调整机器人动作的方式。
通过安装各种类型的传感器，如视觉传感器、力传感器和位置传感器等，机器人可以实时获取周围环境的信息，并根据反馈信号进行相应的调整。
例如，当机器人进行装配任务时，视觉传感器可以帮助机器人精确定位零件的位置，力传感器可以检测装配过程中的力度，从而实现精确的装配操作。
4. 自适应控制自适应控制是一种可以根据环境变化和任务要求自动调整机器人控制参数的方式。
通过使用先进的算法和学习技术，自适应控制可以让机器人具备自我学习和自我优化的能力。
例如，当机器人执行一个需要精细控制的任务时，自适应控制可以根据实时反馈信号自动调整机器人的控制算法和参数，以达到更好的控制效果。
综上所述，常见的工业机器人控制方式包括数字控制、编程控制、传感器反馈控制和自适应控制。
不同的控制方式适用于不同类型的任务，可以根据具体需求选择合适的控制方式。
随着科技的进步和机器人技术的不断发展，相信未来还会出现更多创新的机器人控制方式，为自动化生产带来更多可能性。
工业机器人的控制
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3. 机器人电动机的变换器 对于直流电动机, 变换器首先将其电压和电流控制到希望 的数值; 对于交流电动机, 电力变换器首先将其电压、 电流 和频率控制到希望的数值, 然后对电动机的速度进行控制, 进 而对电动机的位置进行控制。 图5.4所示为电动机的种类。
2. 示教编程方式
1)
教编程中。具体的方法是人工利用示 教手柄引导末端执行器经过所要求的位置,同时由传感器检测 出工业机器人各关节处的坐标值,并由控制系统记录、存储下 这些数据信息。实际工作当中, 工业机器人的控制系统重复再 现示教过的轨迹和操作技能。
4、工业机器人控制
4.1 工业机器人控制系统的特点 4.2 工业机器人控制系统的主要功能 4.3 工业机器人的控制方式 4.4 电动机的控制 4.5 机械系统的控制
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4.1 工业机器人控制系统的特点
机器人的结构是一个空间开链机构, 其各个关节的运动是 独立的, 为了实现末端点的运动轨迹, 需要多关节的运动协调。 因此, 其控制系统与普通的控制系统相比要复杂得多,具体如 下:
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4.2 机器人的位置控制
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2、主要控制变量 任务轴R0：描述工件位置的坐标系 X(t):末端执行器状态； θ(t):关节变量； C(t)：关节力矩矢量； T(t)：电机力矩矢量； V(t)：电机电压矢量
本质是对下列双向方程的控制：
V ( t) T ( t) C ( t) ( t) X ( t) 精品课件
4.3 工业机器人的控制方式
示教方式中经常会遇到一些数据的编辑问题, 其编辑机能 有如图5.1所示的几种方法。
在图中, 要连接A与B两点时, 可以这样来做: (a) 直接连 接; (b) 先在A与B之间指定一点x, 然后用圆弧连接; (c) 用 指定半径的圆弧连接; (d) 用平行移动的方式连接。在CP(连 续轨迹控制方式)控制的示教中, 由于CP控制的示教是多轴同 时动作, 因此与PTP控制不同,它几乎必须在点与点之间的连线 上移动, 故有如图5.2所示的两种方法。
工业机器人的常用控制方法
工业机器人的常用控制方法1.点位控制（P点控制）：点位控制是指工业机器人按照特定的坐标点来实现移动和定位。
通过设定机器人末端执行器的坐标位置，控制机器人按照预定的路径和速度进行运动，从而完成特定的工作任务。
这种方法适用于需要定点装配、螺栓拧紧等操作。
2.路径控制（P-L控制）：路径控制是指控制机器人按照预定的路径进行运动。
通过设定机器人末端执行器沿着规定的轨迹进行运动，控制机器人的速度、加速度和方向，从而实现复杂的操作任务，如焊接、喷涂等。
3.力/力矩控制（F/T控制）：力/力矩控制是指通过工业机器人末端执行器上的力/力矩传感器测量和控制机器人对物体的力和力矩。
通过测量末端执行器施加的力和力矩，并根据设定的控制策略，控制机器人的力和位置，以适应不同工件的要求。
这种方法适用于需要完成精密装配、操作敏感物体等任务。
4.视觉导引控制：视觉导引控制是指通过摄像机等视觉传感器获取工作环境的信息，并将这些信息输入到控制系统中。
通过图像处理和模式匹配等算法，控制机器人末端执行器的运动和操作，从而实现精确的视觉引导和检测。
这种方法适用于需要进行精确定位、识别和检测的任务，如物体搬运、自动装配等。
5.轨迹规划和插补控制：轨迹规划和插补控制是指通过规划机器人末端执行器的运动轨迹和插补点，实现工业机器人的运动和操作。
通过控制机器人的速度、加速度和运动方向，确保机器人的运动平滑和准确。
这种方法适用于需要复杂路径和运动规划的操作，如铣削、抛光等。
6.无线遥控：无线遥控是指通过无线通信技术，将操作指令传输到工业机器人控制系统，实现对机器人的遥控和操作。
操作人员可以通过操纵杆、手柄等设备，远程操控机器人进行各种操作。
这种方法适用于需要在远离机器人的位置进行操作的场合，如危险环境、高温环境等。
除了以上常用的控制方法外，工业机器人还可以通过其他技术和方法进行控制，如自适应控制、学习控制、力控制等。
这些控制方法的选择取决于具体的应用需求和操作要求，能够提高机器人的操作效率、准确性和安全性，实现自动化生产的目标。
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对需要控制连续轨迹的喷漆、电弧焊等工业机器人进行连 续轨迹控制的示教时, 示教操作一旦开始, 就不能中途停止, 必 须不中断地进行到完, 且在示教途中很难进行局部修正。
示教盒通常是一个带有微处理器的、可随意移动的小键盘 , 内部ROM中固化有键盘扫描和分析程序。其功能键一般具有 回零、示教方式、自动方式和参数方式等。
示教编程控制由于其编程方便、装置简单等优点,在工业 机器人的初期得到较多的应用。同时, 又由于其编程精度不高 、 程序修改困难、示教人员要熟练等缺点的限制,促使人们又 开发了许多新的控制方式和装置, 以使工业机器人能更好更快 地完成作业任务。
5.2.2 工业机器人的运动控制
工业机器人的运动控制是指工业机器人的末端执行器从一 点移动到另一点的过程中, 对其位置、速度和加速度的控制。 由于工业机器人末端操作器的位置和姿态是由各关节的运动引 起的,因此,对其运动控制实际上是通过控制关节运动实现的。
工业机器人关节运动控制一般可分为两步进行。第一步是 关节运动伺服指令的生成, 即指将末端执行器在工作空间的位 置和姿态的运动转化为由关节变量表示的时间序列或表示为关 节变量随时间变化的函数。这一步一般可离线完成。第二步是 关节运动的伺服控制,即跟踪执行第一步所生成的关节变量伺 服指令。 这一步是在线完成的。
5.2 工业机器人控制系统的主要功能
1. 示教再现功能 2. 运动控制功能
5.2.1 示教再现控制 1. 示教及记忆方式 1) 示教的方式 示教的方式总的可分为集中示教方式和分离示教方式。
集中示教方式就是指同时对位置、速度、操作顺序等进行 的示教方式。 分离示教方式是指在示教位置之后, 再一边动作 , 一边分别示教位置、 速度、 操作顺序等的示教方式。
图 5.1 示教数据的编辑机能
图 5.2 CP控制示教举例
2) 记忆的方式
工业机器人的记忆方式随着示教方式的不同而不同。又由 于记忆内容的不同, 故其所用的记忆装置也不完全相同。通常 , 工业机器人操作过程的复杂程序取决于记忆装置的容量。容 量越大, 其记忆的点数就越多, 操作的动作就越多, 工作任务 就越复杂。
手把手示教编程也能实现点位控制,与CP控制不同的是, 它只记录各轨迹程序移动的两端点位置, 轨迹的运动速度则按 各轨迹程序段对应的功能数据输入。
2) 示教盒示教编程
示教盒示教编程方式是人工利用示教盒上所具有的各种功 能的按钮来驱动工业机器人的各关节轴, 按作业所需要的顺序 单轴运动或多关节协调运动, 从而完成位置和功能的示教编程 。
工业机器人控制
5.1 工业机器人控制系统的特点
机器人的结构是一个空间开链机构, 其各个关节的运动是 独立的, 为了实现末端点的运动轨迹, 需要多关节的运动协调 。 因此, 其控制系统与普通的控制系统相比要复杂得多,具体 如下:
(1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。 机 器人手足的状态可以在各种坐标下进行描述,应当根据需要选 择不同的参考坐标系, 并做适当的坐标变换。经常要求正向运 动学和反向运动学的解, 除此之外还要考虑惯性力、 外力(包 括重力)、哥氏力及向心力的影响。
2. 示教编程方式
1) 手把手示教编程
手把手示教编程方式主要用于喷漆、弧焊等要求实现连续 轨迹控制的工业机器人示教编程中。具体的方法是人工利用示 教手柄引导末端执行器经过所要求的位置,同时由传感器检测 出工业机器人各关节处的坐标值,并由控制系统记录、存储下 这些数据信息。实际工作当中, 工业机器人的控制系统重复再 现示教过的轨迹和操作技能。
示教方式中经常会遇到一些数据的编辑问题, 其编辑机能 有如图5.1所示的几种方法。
在图中, 要连接A与B两点时, 可以这样来做: (a) 直接连接; (b) 先在A与B之间指定一点x, 然后用圆弧连接式连接。在CP(连续轨迹控制 方式)控制的示教中, 由于CP控制的示教是多轴同时动作, 因 此与PTP控制不同,它几乎必须在点与点之间的连线上移动, 故 有如图5.2所示的两种方法。
5.3 工业机器人的控制方式
5.3.1 点位控制方式(PTP)
这种控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作 业空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器 人快速、 准确地实现相邻各点之间的运动,而对达到目标点的 运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定 位精度和运动所需的时间。由于其控制方式易于实现、定位精 度要求不高的特点, 因而常被应用在上下料、搬运、点焊和在 电路板上安插元件等只要求目标点处保持末端执行器位姿准确 的作业中。一般来说, 这种方式比较简单, 但是, 要达到2～3μm 的定位精度是相当困难的。
5.3.2 连续轨迹控制方式(CP)
这种控制方式的特点是连续地控制工业机器人末端执行器 在作业空间中的位姿, 要求其严格按照预定的轨迹和速度在一 定的精度范围内运动, 而且速度可控, 轨迹光滑， 运动平稳, 以完成作业任务。工业机器人各关节连续、同步地进行相应的 运动, 其末端执行器即可形成连续的轨迹。这种控制方式的主 要技术指标是工业机器人末端执行器位姿的轨迹跟踪精度及平 稳性。通常弧焊、喷漆、去毛边和检测作业机器人都采用这种 控制方式。
最初工业机器人使用的记忆装置大部分是磁鼓, 随着科学 技术的发展, 慢慢地出现了磁线、磁芯等记忆装置。现在, 计 算机技术的发展带来了半导体记忆装置的出现, 尤其是集成化 程度高、容量大、高度可靠的随机存取存储器(RAM)和可编程 只读存储器(EPROM)等半导体的出现, 使工业机器人的记忆容 量大大增加, 特别适合于复杂程度高的操作过程的记忆, 并且 其记忆容量可达无限。