并联机器人控制技术流程模板
FFI-3002并联机械系统操作手册V1.0
机器人控制系统调试操作手册版本：V1.0修订时间：2015.41．面板按钮功能及使用方法；（1）启动（白色）：控制系统上电及机器人自动运行模式启动，一般在系统上电时和急停松开后按下启动按钮启动机器人控制；（2）停止（红色）：机器人从当前运动状态下直接停止，再按下启动按钮机器人重新恢复到自动运行状态；（3）复位（绿色）：机器人故障复位，复位后需要重新启动机器人；（4）急停（红色E-Stop）：机器人控制系统紧急停止按钮，在紧急情况下拍下急停按钮使机器人立马停下来，当要启动机器人时需要将急停按钮松开同时按下启动按钮给机器人上电；2．常见问题及解决方法；（1）Q：机器人位置超限故障；A：当机器人某个轴（A1-A3）或是某个方向（X/Y/Z）报位置超限故障时，在HMI界面上或是控制面板上点击复位按钮（Reset）这时机器人会自动将故障复位，再点击开始按钮（Start）机器人重新启动；（2）Q：机器人启动后没有进行抓放；A：第一点可能是相机通信问题，检查VI中的Balancing的IP地址，看IP地址中间是否有横线，有的话表示相机与控制器的通信没有成功，检查网线是否接好或是连接错误，然后再检查相机的触发是否有效，如果还是没有通信的话再检查下Matching中是否Start匹配；第二点是检查SystemManger中的NC轴下的Encoder轴在Online中查看当皮带移动时编码器轴的数值是否跟着变化，若是没有变化则需要检查编码器的接头及线路是否存在问题，因为编码器反馈值无效时控制器是无法知道产品行走的多少距离的，因此才不会去抓取；（3）Q：相机通讯连接不上，VI界面没有产品；A：检查VI软件中相机是否连接成功，在Camera中Check的后端是否连接到相机，同时检查Camera On状态，相机是否打开，如果相机是连接的同时是打开的则需要检查相机的触发端信号是否有效以及网线连接的是否正确；（4）Q：在修改PLC程序和System Manger的硬件配置后如何使修改生效；A：在PLC Control的Online 中点击Login（F11），此时系统提示PLC程序已经更改是否继续，点击yes进行下一步并一直确定直至上线成功，此时在Online中点击CreateBootProject生成启动文件，同时在SystemManger中激活配置，这时会重启控制器之后再重新Login程序此时修改的部分才会生效；（5）Q：驱动器故障，故障说明为Under V oltage；A：驱动器电源过低故障，说明驱动器的电源没有上电，可能原因是Start按钮没有按或者是其他原因导致系统停电；（6）系统通信故障，故障说明为Lost Sync；A：EtherCA T设备通信故障，在System Manger中重启控制器观察EK1110的运行指示灯是否点亮，同时检查连接控制器到驱动器的网线，看其连接是否正常；（7）Q：机器人重复放置错误；A：当机器人在一个位置放置两次后机器人就会自动判定为放置故障并回到原点，此时需要检查故障放置点的传感器是否有问题，或是放置的产品是否变形导致无法感应到；（8）Q：当出现产品吸取不起来的时候的对应方法；A：一是降低吸盘吸取产品时的高度；二是增大真空量，这个也不是越大越好，因为真空吸力越大越容易使产品变形；三是增大提前开真空的时间，同样的针对真空提前关的设置一般方法是对于较重的产品提前关的时间要长些，较轻的产品时间要短些，对于抓放速度快的情况要提前多一些，慢的情况短一些，设置方法没有绝对的情况，要根据实际测试的结果进行调整；3. 操作顺序流程第一步：系统电源上电；第二步：视觉系统工控机开机；第三步：按下白色启动按钮给伺服驱动器上电；第四步：过3到5秒钟等驱动器启动完成后按下白色启动按钮启动机器人到自动运行状态；第五步：通过远程登陆软件打开机器人HMI1. 系统上电后工控机界面会弹出机器人HMI的远程连接软件CERHOST，双击打开CERHOST;2. 点击File下的Connect；3. 在Hostname中输入目标控制器IP地址（只是首次登陆需要输入）；4. 点击OK即可登陆机器人控制的HMI界面；第六步：当想要机器人正常停止时，按下HMI上的xLastProduct，机器人会自动完成本次抓放后回到原点位置，按下启动按钮机器人重新启动进行抓放；4. 注意事项（1）当机器人出现故障报警时首先要按下停止按钮，然后通过复位按钮将故障复位，此处的停止和复位在HMI上从操作也同样有效，当确保产线一切正常的情况下按下启动按钮重新将机器人启动；（2）在机器人抓放的过程中严禁人为的对机器人的放料进行干扰包括料盘的移动、传感器的移动以及对放置在料盒内的产品进行移动等，（3）机器人调试好后对应的皮带速度和机器人速度百分比以及试教的放置位置点都不要修改，当因为特殊情况导致料盘位置变动时可以重新试教放置位置，试教点选取的是料盘中X轴和Y轴负方向的最小点（其中机器人的方向坐标满足右手定则，皮带的走向为X正方向）；（4）当机器人的放置位置出现偏差导致产品无法放进料盒中时机器人会自动停下来回到原点位置，调整好后按启动按钮重新启动机器人；（5）当相机被移动后需要重新进行视觉系统的标定否则机器人将抓取不准确，标定方法见VI软件操作说明书MO；5. HMI使用（1）MAIN主界面介绍：1. 功能界面切换栏；2. 机器人状态指示栏，指示机器人及机器人控制程序的运行状态；3. 物理坐标系下机器人的位置及速度；4. 轴坐标系下的机器人的位置和速度；5. 机器人控制功能按钮；6. 抓放参数输入，从上到下依次为：真空提前开、真空提前关、抓取时垂直段距离、放置时垂直段距离以及路径最高点高度；7. 机器人坐标系偏转角度；8. 机器人速度、加速度、减速度以及加加速度；9. 放置方式设置按钮，xPlaceWait按下时机器人抓取产品后到放置点上方，需要按下xGoOnPick才会将产品放下并继续进行下次抓取；10.机器人当前抓放的周期与速度；11.机器人软停止按钮，按下后机器人会完成本次操作并回到原点位置；（2）XYZ坐标界面1. 针对某个方向坐标轴的运动参数，速度、加速度、加加速度以及位置限定（距离）；2. 针对某个方向坐标轴的点动操作，绝对位置、相对位置以及往复运动；3. 运动位置的输入端口（单位mm）；4. 点动控制的Jog模式；（3）A1-A6轴坐标界面1. 针对某个轴的运动参数，速度、加速度、加加速度以及位置限定（角度）；2. 针对某个轴的点动操作，绝对位置、相对位置以及往复运动；3. 运动位置的输入端口（单位角度）；4. 点动控制的Jog模式；5. 针对某个轴的操作，对于松闸、抱闸以及故障时抱闸的设置；6. 当前轴的位置显示；（4）VisSys视觉界面1. 相机触发使能控制端；2. 连接相机的IP地址及连接状态；3. 相机发送过来的解析后的产品坐标；4. 相机发送过来的数据信息；（5）Teach试教界面1. 机器人的放置试教点，带有属性的；2. 各个轴的点动控制；3. 试教点操作按钮，删除、插入以及试教；6. 针对几种修改的调试方法（1）移动皮带：在机器人的TCP处安装标定针然后让机器手在X方向上沿着皮带的一个边缘往复移动（-120~120），观察标定针与皮带的相对方向是否平行，如果偏的话调整MAIN中的RefSys OffsetC，逆时针为加顺时针为减；（2）更改试教点：在Teach界面中重新试教放置位置，在IO中强制打开AirIn，让其抓取一个产品，让后停止机器人并点动控制运动到想要试教的位置点，调整好Z轴高度后点Teach按钮，试教成功，让后根据每次抓取的效果再细微调整试教点指标；（3）更改料盘尺寸：修改PLC程序中对应的变量，位置如下图所示，修改后重新Login -- CreatBootproject -- 激活控制器-- 重新Login即可；（4）机器人抓放料高度调整：修改MAIN界面中Pick Offset下的Z值，设定方法为让在Z的负方向上点动机器人直至刚好能够吸到产品，将此时的Z坐标值赋给Pick Offset下的Z中，这样保证每次都能够达到吸取产品的高度；（5）机器人中心点校准：将标定针安装在机器人的TCP上，同时准备一个平板并用油笔点一个记号点，将平板放在标定针的正下方使标定针刚还点在记号点的上方，然后在XYZ功能界面的Reversing Seq中让C轴往复旋转（输入坐标-170~170），观察标定针与记号点的相对运动情况，如果有较大偏差的话则修改PLC程序中的Tool坐标值，位置见下图。
并联机器人控制技术流程
并联机器人控制技术流程步骤1：系统建模并联机器人的控制技术流程的第一步是对系统进行建模。
这是通过将机器人系统划分为多个子系统来实现的。
每个子系统包括机器人手臂、传感器、执行器和控制器等。
然后，通过建立相应的数学模型来描述每个子系统的动力学和运动学性质。
步骤2：路径规划路径规划是控制并联机器人系统的关键步骤之一、它涉及到确定机器人手臂在工作空间中的路径，以便实现所需的目标。
路径规划可以是基于轨迹的，也可以是基于运动学的。
基于轨迹的路径规划是指在给定的起始和终止位置之间生成一条平滑的轨迹。
而基于运动学的路径规划是指根据机器人的运动学约束来生成合适的路径。
步骤3：动态建模动态建模是控制并联机器人系统的另一个重要步骤。
它涉及到通过建立机器人系统的动力学模型来解析和预测系统的运动。
动态建模的目标是确定机器人手臂的位置、速度和力矩等运动参数。
这些参数将用于控制机器人系统的运动和力量输出。
步骤4：控制策略设计控制策略设计是控制并联机器人系统的核心步骤之一、它涉及到选择合适的控制算法和方法来实现机器人系统的控制。
常见的控制策略包括基于位置的控制、基于力的控制和基于视觉的控制等。
选择适当的控制策略取决于机器人系统的要求和应用。
步骤5：控制器设计和实现在确定控制策略之后，需要设计和实现相应的控制器。
控制器的设计通常包括PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。
在设计控制器时，需要考虑机器人系统的动力学和运动学性质，以及系统的输入和输出。
然后，通过数学建模和仿真来验证和调整控制器的性能。
步骤6：实时控制和反馈实时控制和反馈是并联机器人控制的最后一步。
它涉及到将控制信号发送给机器人系统的执行器，并实时监测和调整系统的状态。
这可以通过传感器来实现，如力传感器、视觉传感器和位置传感器等。
通过实时控制和反馈，可以确保机器人系统在不同的工作条件下保持准确、稳定和安全的操作。
总结起来，控制并联机器人系统的技术流程包括系统建模、路径规划、动态建模、控制策略设计、控制器设计和实现、以及实时控制和反馈等步骤。
平面并联机器人设计、分析与控制
2023-10-29
目录
• 引言 • 平面并联机器人设计 • 平面并联机器人控制 • 平面并联机器人应用案例 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
随着工业4.0和智能制造的快速发展，机器人技术得到了广泛应用。平面并联 机器人作为一种具有良好运动性能和负载性能的新型机器人，在工业生产、 医疗康复等领域具有广泛的应用前景。
机器人动力学分析
动力学方程
建立机器人的动力学方程，描 述其运动状态和受力情况。
静力分析
分析机器人在静止状态下的受力 情况，确保其平衡稳定。
动力分析
分析机器人在运动状态下的受力情 况，为其提供合适的驱动力。
03
平面并联机器人控制
传统控制方法
PID控制
PID控制是最常用的传统控制方 法，通过比例、积分和微分三 个环节的组合，对机器人的位 置、速度和加速度进行控制。
预测控制
预测控制是一种基于模型预测的控制方法，通过建立机器人模型 ，预测未来的行为，并根据预测结果制定控制策略。
最优控制
最优控制是一种基于最优理论的控制方法，通过设计最优控制器 ，使得系统在满足约束条件下达到预设的性能指标。
智能控制方法
1 2 3
神经网络控制
神经网络是一种模拟人脑神经元网络结构的计 算模型，通过训练神经网络，实现对机器人的 智能控制。
05
结论与展望
研究成果总结
结构优化设计
本书针对平面并联机器人的结构特点，对其进行了优化设计，提 高了机器人的运动性能和稳定性。
控制策略研究
通过对并联机器人的控制策略进行深入研究，本书提出了一种新 的控制方法，实现了对机器人高精度、快速的控制。
基于VC与开放式运动控制器的并联机器人控制软件开发
基于VC与开放式运动控制器的并联机器人控制软件开发近年来，随着工作效率的不断提升和生产流程的不断完善，机器人技术被越来越多的企业所使用。
尤其是在制造业中，机器人的应用越来越广泛，其中并联机器人是一种比较常见的形式。
基于VC与开放式运动控制器的并联机器人控制软件开发，对于机器人制造和应用有着重要的意义，本文将详细阐述软件开发的过程和方法。
一、并联机器人控制的环境与软件开发基础基于VC与开放式运动控制器的并联机器人软件开发，需要具备一定的控制背景和编程基础。
并联机器人的控制环境离不开控制器和运动控制器，通过使用C语言和相应的控制组件及开发工具，可以实现对并联机器人的完整控制。
1、VC是微软公司的一款程序开发工具，它是Windows应用程序开发的重要工具之一，具有丰富的界面设计功能和强大的编程功能，可实现快速构建各种质量高、功能完整的应用程序。
2、开放式运动控制器是一种用于控制机器人运动的软、硬件系统，它包括运动控制板、运动控制器、运动控制器语言等，是机器人控制系统的核心部件，它可以自由设置各个轴的运动和速度，实现对机器人的精确控制。
二、并联机器人控制软件的开发流程并联机器人控制软件的开发流程主要包括需求分析、软件设计、编码实现、测试与调试和软件维护等步骤。
其中，软件设计是整个开发流程的关键环节，决定了软件开发的效率和最终的产品质量。
1、需求分析需求分析是软件开发的第一步，它是确定软件需求和目标的过程。
在并联机器人控制软件的开发中，需求分析主要包括以下几个步骤：a、确定目标和要求：分析并集中各个环节标定其功能和应用范围，进而确定软件的目标和要求，从而有助于确定开发方案。
b、需求收集：收集软件开发的相关需求，也就是收集机器人的相关控制参数，确定机器人的工作类型、动作方式、运动范围与运动速度等关键参数，以便将此信息输入初始控制系统。
同时，也需要对机器提供的外部接口进行收集和分析，以用于与前端交互操作及数据传输。
并联机器人控制技术流程
图1.2 机器人控制系统整体框图
上位机
上位机是指可以 直接发出操控指令 的计算机。其屏幕 上显示各种信号变 化（角度，压力， 温度 等）
图1.3 上位机屏幕显示
图1.4 机器人系统及视觉系统示意图
机器人视觉系统
机器视觉系统大多是指通过机器视觉产品(即图 像摄取装置，分CCD和CMOS两种)把图像抓 取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数 字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息 ，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根 据判别的结果来控制现场的设备动作。
(3)伺服电机。伺服电机是机器人的驱动装置，在 选择时主要考虑扭矩和功率等因素。
2.传感器及控制软件
2.1传感器
在机器人中传感器既用于内部反馈控制，也用于与外部 环境的交互。于是，机器人传感器又分为内部传感器和 外部传感器。 内部传感器包括检测位移、角度、方位角、速度、加速 度、力/力矩的传感器。 外部传感器用来检测外部环境，包括视觉、触觉、滑觉 、接近觉、力觉、热觉等传感器。
(1)上位机。上位机主要是提供友好的人机交互，从而间接的实现对控 制器的访问一般的上位机都是一个专业的工业控制计算机，具有多种 插槽和数据接口，可以方便的和各种控制卡或控制器连接。不过现在 大多数采用的上位机为触摸屏小型计算机，具体参数如下： ． 15寸触摸屏； ． Intel双核1．8GHz四线程低功耗CPU，1GB DDR3内存，30GB SSD硬盘； ． 6个USB接口，3个1000M以太网口，2个DB9隔离RS一485接口， 1个DB9 RS一232接口，1个DBl5 VGA接口。
传输系统
传输系统主要是电机和两条传送带，当机器人 运行时，控制器给出使能信号使电机带动传送 带运动，另外，传送带上装有编码器，将传送 带的速度实时反馈给控制器。
并联机器人控制
数据融合
将多个传感器的数据进行融合，以获得更准 确的环境感知信息。
数据传输
将处理后的数据传输到控制系统中，以实现 实时的机器人控制。
感知系统在控制中的应用
01
路径规划
根据传感器获取的环境信息，规 划机器人的安全、高效的运动路
径。
03
障碍物规避
通过传感器检测到的障碍物信息 ，实现机器人的自主避障功能。
算法库
选择或开发适合机器人控制的 算法库，如PID控制、模糊控制
等。
运动学与动力学建模
运动学建模
建立机器人的运动学模型，描述机器人 末端执行器的位置和姿态与关节角度之 间的关系。
VS
动力学建模
建立机器人的动力学模型，描述机器人末 端执行器的力和关节驱动力之间的关系。
控制策略与算法
控制策略
根据机器人的应用需求，选择合适的控制策略，如轨迹规划、力控制等。
02
运动控制
根据传感器检测到的机器人运动 状态和环境信息，实时调整机器 人的运动参数，实现精确控制。
04
任务执行
根据传感器获取的任务目标信息 ，实现机器人的自主抓取、搬运
等作业任务。
05 并联机器人编程与调试
编程语言与开发环境
编程语言
Python、C、Java等高级编程语言以及Assembly、PLC等低 级编程语言。
安全与可靠性问题
安全防护
加强并联机器人的安全防护措施，防止未经授权的访问和恶意攻 击。
可靠性设计
通过优化设计、材料选择和制造工艺，提高并联机器人的可靠性 和稳定性。
故障诊断与恢复
建立故障诊断和恢复机制，确保并联机器人在出现故障时能够快 速恢复正常运行。
并联操作机器人系统设计与实现
并联操作机器人系统设计与实现随着机器人技术的发展，越来越多的机器人应用到了生产制造等领域中。
其中，机器人系统的灵活性及高效性是影响其应用领域的重要因素。
而并联操作机器人系统则凭借其具有的高精度、高稳定性、高效率的特点，被广泛应用于航空航天、汽车、数控加工等领域。
并联操作机器人系统的原理是将多台机器人连接在同一机构下，实现多自由度的运动控制，提高其臂长和载荷等性能指标。
这种机器人系统通常由机械结构、控制系统、传感器和功能模块等多个部分组成。
下文将详细介绍并联操作机器人系统设计与实现的流程和技术要点。
机械结构设计机械结构是并联操作机器人系统的核心部分，直接影响并联操作机器人的运动性能。
机械结构设计的要点包括选择合适的机器人模型、设计连接机构、考虑工作空间、选用适合的臂长及载荷等。
机器人模型选择：目前市面上常见的并联操作机器人有平行机器人、串联机器人和混联机器人等。
平行机器人结构简单，具有高刚性和稳定性；串联机器人理论上具有无限多自由度，能够进行更加复杂的运动；混联机器人则兼具两者优点，但设计难度较大。
根据不同的工作要求和实际情况选择合适的机器人模型。
连接机构设计：连接机构是并联操作机器人系统的核心，主要包括主机架、机械臂、执行器等。
根据机器人模型设计对应的连接机构，注意要选用高刚性、高精度和耐久性好的材料制作。
并联操作机器人的基座通常只需要固定住即可，而机械臂的设计主要包括链接臂、驱动臂和动平台等，并采用合适的轴承和副件设计传动机构，以提高运动的稳定性和精度。
工作空间设计：并联操作机器人具有复杂的工作空间，设计时应根据具体应用场景确定其工作空间大小及形状等，以保证机器人能够完成所有任务。
臂长及载荷设计：并联操作机器人的臂长和载荷是其性能的重要指标，选用合适的臂长和合理的载荷可以提高机器人的灵活性和效率，减少故障率。
应根据实际工作要求结合材料特性、驱动能力等综合考虑设计并联操作机器人的臂长和载荷。
控制系统设计控制系统是并联操作机器人系统中的“大脑”，是实现整个机器人系统稳定性和精度的关键。
并联Delta机器人算法演示
利用动态规划技术，对算法进行优化，以减少计算量 和时间复杂度。
并行计算优化
将算法中的计算任务进行并行处理，提高算法的计算 速度和效率。
算法稳定性优化
鲁棒性增强
通过增加算法的鲁棒性，降低外部干扰和异常情况对算法稳定性的 影响。
自适应调整
根据实际情况对算法参数进行自适应调整，以提高算法的适应性和 稳定性。
运动学算法
01
02
03
运动学正解
根据机器人的连杆长度和 关节角度，计算末端执行 器的位置和姿态。
运动学反解
已知末端执行器的位置和 姿态，求解机器人的关节 角度。
运动学算法的应用
用于机器人的轨迹规划和运动控制，实现精确的位 置和姿态控制。
动力学算法
动力学正解
根据机器人的质量、惯性参数和 关节力矩，计算机器人的动态运
控制系统
配置并联delta机器人的控制系统，包括控制器、驱动器、通信模 块等。
编程环境
安装并配置机器人算法演示所需的编程环境，如MATLAB、ROS等。
运动学算法演示
运动学建模
01
建立并联delta机器人的运动学模型，包括连杆长度、关节角度
等参数。
正运动学
02
根据给定的目标位置和姿态，计算出机器人各关节的运动参数。
并联delta机器人算法演示
目录
• 并联delta机器人简介 • 并联delta机器人算法基础 • 并联delta机器人算法实现 • 并联delta机器人算法演示 • 并联delta机器人算法优化
01 并联delta机器人简介
并联delta机器人的定义
定义
并联delta机器人是一种具有并联结 构的机器人，通常由三个或更多完全 相同的分支组成，每个分支的长度和 角度都可以独立调整。
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气动系统设计
气动系统设计方案如右图 所示，气源泵（空气泵） 产生压缩气体，经过滤减 压阀过滤、定压，分为两 支路，一路气体通过真空 发生电磁阀到达真空发生 器用于产生真空；另一路 气体经过真空破坏电磁阀 直接与吸盘相通。 两个电磁阀的通断信号来自控制器的开关量信号，当吸盘到达待抓取物体 的正上方时，真空发生电磁阀打开，真空发生器产生真空，吸盘将物体吸 住；到达放置位置时，真空破坏电磁阀打开，吸盘气压高于大气压，物体 被“放下”。
传输系统
传输系统主要是电机和两条传送带，当机器人 运行时，控制器给出使能信号使电机带动传送 带运动，另外，传送带上装有编码器，将传送 带的速度实时反馈给控制器。
附属设施控制
附属设施的控制包括气源泵、夜间工作照明、 急停开关、状态指示灯等开关量的控制。
1.2 控制系统主要硬件配置
高速拾取并联机器人控制系统的硬件主要有上位机、PLC控制 器、交流伺服电机等。
2.1.2 速度传感器
速度传感器的使用与所采用的位置传感器类型有很大关 系，根据所用位置传感器的类型，甚至可以不需要使用 速度传感器。
编码器
如果用编码器测量位移，那么实际上就没有必要使用 速度传感器。对于任意给定的角位移，编码器将产生 确定数量的脉冲信号，通过统计指定时间内脉冲信号 的数量，就能计算出相应的角速度。
2.1.3 CCD图像传感器
CCD(Charge Coupled Device)电荷耦合器件，是现在最 常用的机器视觉传感器，是20世纪60年代贝尔实验室发 明的固体状态摄像机技术，由分布于各个像元的光敏二 极管的线性阵列或矩形阵列构成，通过按一定顺序输出 每个二极管的电压脉冲，实现将图像光信号转换成电信 号的目的。由于CCD传感器有光照灵敏度高、噪声低、 像元尺寸小等优点，所以一直主宰着图像传感器市场。
图2.1 电位计用作位置传感器；(a)旋转式；(b)直线式
编码器
编码器是一种能检测细微运动且输出信号为数字信号的 简单装置。编码器有两种基本形式，即增量式和绝对式。
增量式编码器
增量式编码器仅检测角位置的 变化，它并不能直接记录或指 示位置的实际值。
图2.2 编码器工作原理图
绝对式编码器
绝对式编码器码盘的每个位置都对应着透光与不透光弧 段的唯一组合，这种确定组合有唯一的特征。通过这唯 一的特征，不需要已知起始位置，在任何时刻就可以确 定码盘的精确位置。
图2.3 机器人控制HMI界面
1.控制系统设计
在前面机械系统 的基础上，要想 实现机器人的抓 取操作，还必须 有控制系统
图1.1 Delta并联机器人本体与控制柜
1.1 控制系统方案设计
机器人的整个控制系
统以工业控制计算机 为中心,采用PLC控制 器为主控单元，进行 伺服控制和开关量的 控制，具体包括机器 人本体的伺服控制、 视觉系统控制、气动 系统控制、传输系统 控制和一些附属设施 的控制。
(1)上位机。上位机主要是提供友好的人机交互，从而间接的实现对控 制器的访问一般的上位机都是一个专业的工业控制计算机，具有多种 插槽和数据接口，可以方便的和各种控制卡或控制器连接。不过现在 大多数采用的上位机为触摸屏小型计算机，具体参数如下： ． 15寸触摸屏； ． Intel双核1．8GHz四线程低功耗CPU，1GB DDR3内存，30GB SSD硬盘； ． 6个USB接口，3个1000M以太网口，2个DB9隔离RS一485接口， 1个DB9 RS一232接口，1个DBl5 VGA接口。
2.2 软件系统
2.2.1 HMI界面
采用VC开发的人机接 口界面如图2.3所示， 界面上的按钮与后台 的PLC程序相关联， 通过触摸屏操作，使 后台的程序运行从而 控制机器人运动。
图2.3 机器人控制HMI界面
2.2.2 机器人的编程
机器人的编程是采用与控制 器相配套的编程软件 PLC_Config。 PLC_Config 支持功能块、梯形图、指令 表编程语言，支持运动控制 指令以及G代码指令。PLC 编程界面如图5．8所示。 在PLC_Config编写机器人 的上位机程序，然后下载到 PLC控制器，即可实现对机 器人的控制。
(3)伺服电机。伺服电机是机器人的驱动装置，在 选择时主要考虑扭矩和功率等因素。
2.传感器及控制软件
2.1传感器
在机器人中传感器既用于内部反馈控制，也用于与外部 环境的交互。于是，机器人传感器又分为内部传感器和 外部传感器。 内部传感器包括检测位移、角度、方位角、速度、加速 度、力/力矩的传感器。 外部传感器用来检测外部环境，包括视觉、触觉、滑觉 、接近觉、力觉、热觉等传感器。
图1.2 机器人控制系统整体框图
上位机
上位机是指可以 直接发出操控指令 的计算机。其屏幕 上显示各种信号变 化（角度，压力， 温度 等）
图1.3 上位机屏幕显示
图1.4 机器人系统及视觉系统示意图
机器人视觉系统
机器视觉系统大多是指通过机器视觉产品(即图 像摄取装置，分CCD和CMOS两种)把图像抓 取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数 字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息 ，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根 据判别的结果来控制现场的设备动作。
(2)PLC控制器。对控制器的要求，主要是能够实现多轴
运动控制和一些开关量的控制，市场上很多运动控制卡 及PLC都能满足要求，这里介绍一种大工计控生产的 PEC6000控制器。该控制器采用高速总线通讯，具有直 线、圆弧和样条三种插补算法支持单轴、多轴和轴组运 动控制，并且支持G代码。主要参数如下： • 2路RS485通讯，1路以太网通讯； • 16路普通／8路高速(4路AB相)数字量输入，12路普通 ／4路高速数字量输出。
2.1.4 COMS图像传感器
CMOS图像传感器是20世纪70年代在美国航空航天局的 喷气推进实验室诞生的，同CCD图像传感器几乎是同时 起步的。不过，CMOS图像传感器过去存在着像元尺寸 大、信噪比小、分辨率低、灵敏度低等缺点，一直无法 和CCD技术抗衡。 但是，随着标准CMOS大规模集成电路技术的不断发展 ，大大改善了CMOS图像传感器的图像质量。CMOS图 像传感器的高度集成化减小了系统的复杂性，降低了制 造成本，并具有功耗低、像素缺陷率低、对局部像素图 像的编程可随机访问等优点，所以现在应用也很广泛。
2.1.1位置传感器
位置传感器既可用来测量位移，包括角位移和线位移， 也可用来检测运动。在很多情况下，如在编码器中，位 置信息还可以可用来计算速度。
2.1Байду номын сангаас1位置传感器
电位器：电位器通过电阻把位置信息转化为随位置变化 的电压。电位器既可以是旋转式的也可以是直线式的， 因此能够测量旋转运动或直线运动。旋转运动式电位器 还可以是多圈的，这使得用户能够测量多圈的旋转运。