机器人控制系统组成、分类及要求
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工业机器人控制系统的组成工业机器人控制系统是一个非常重要的组成部分,它由多个组件和模块组成,以实现机器人的运动控制和操作。
以下是工业机器人控制系统的一些主要组成部分:1. 机器人控制器:机器人控制器是整个控制系统的大脑,它是一个专门的计算机,负责处理和执行控制程序,监控机器人的运动和状态。
它通常具有强大的计算能力和实时性。
2. 传感器系统:传感器系统用于获取机器人周围环境的信息,以便机器人能够感知和适应工作环境。
传感器可以包括视觉传感器、力传感器、位置传感器等,用于检测物体的位置、形状、质量以及力和压力等物理性质。
3. 执行机构:执行机构是机器人实际执行动作的部分,它通常包括电动机、液压系统或气动系统。
执行机构将机器人控制器的指令转化为机器人的运动,如旋转、抓取、握持等。
4. 通信网络:通信网络用于连接机器人控制系统的各个组件,以便实现数据的传输和信息的共享。
它可以是有线网络,如以太网,也可以是无线网络,如Wi-Fi或蓝牙。
5. 编程与软件:编程和软件是机器人控制系统的重要组成部分,它们用于编写和执行控制程序,以及监控和调整机器人的运动和行为。
编程可以使用各种编程语言或专门的机器人编程语言。
6. 用户界面:用户界面是机器人控制系统与操作人员交互的界面,它可以是触摸屏、键盘、鼠标等。
用户界面可以提供给操作人员控制机器人的方式,如设置任务、调整参数和监视机器人的运行状态。
7. 安全系统:安全系统是机器人控制系统中不可或缺的一部分,它用于保障机器人的安全运行和操作人员的安全。
安全系统可以包括防护装置、急停按钮、安全传感器等,以便及时检测和处理潜在的危险情况。
工业机器人控制系统的组成部分是相互关联的,通过协同工作来实现对机器人的精确控制和操作。
不同的应用场景和需求可能会有不同的组成部分和配置,但以上提到的组成部分是构成一个完整的工业机器人控制系统所必需的。
机器人的控制分类及具体流程机器人技术的发展已经取得了长足的进步,机器人已经逐渐成为我们生活中的一部分。
机器人的控制分类及具体流程是实现机器人功能的关键。
本文将对机器人的控制分类以及具体流程进行探讨和阐述。
一、机器人的控制分类根据控制方法的不同,机器人的控制可以分为以下几类。
1. 手动控制手动控制是指通过人工的方式对机器人进行操作和控制。
这种方式要求操作者具备一定的技能和经验,通过操纵机器人的控制面板或者遥控器来控制机器人的运动和动作。
手动控制适用于一些简单的、重复性高的任务,但在复杂环境下可能存在控制精度不高以及操作者疲劳等问题。
2. 机器人控制系统机器人控制系统是指通过计算机技术和软件编程来实现对机器人的控制。
这种控制方式可以实现对机器人的自主操作和精确控制,通过编程可以让机器人执行各种任务。
机器人控制系统可以根据具体需求进行开发和定制,适用于各种不同的任务和环境。
3. 传感器控制传感器控制是指通过机器人上的各种传感器对环境信息进行感知,然后根据感知结果进行控制。
机器人通过传感器获取环境数据,通过算法对数据进行处理和分析,从而实现对机器人的控制。
传感器控制可以使机器人更加智能化和自适应,在各种复杂环境下都能够做出适应性的响应。
二、具体控制流程机器人的具体控制流程通常包括以下几个步骤。
1. 识别目标机器人首先需要通过传感器对周围环境进行扫描和感知,获取相关的目标信息。
通过图像识别、声音识别等技术,机器人可以对目标进行准确的辨识和定位。
2. 制定任务在识别目标之后,机器人需要根据目标的具体情况制定相应的任务。
任务可以是移动到目标位置、拾取物体、进行测量等。
机器人控制系统会根据任务要求生成相应的控制指令。
3. 运动规划机器人在执行任务之前需要进行运动规划,即确定自己的运动轨迹和路径。
运动规划通常需要考虑到机器人的动力学模型、环境障碍物以及路径规划算法等因素。
4. 控制执行在确定好运动规划之后,机器人开始执行控制指令,并进行相应的运动操作。
简述机器人的组成和分类机器人是一种由人工智能技术驱动的自动化设备,它在不同领域具有广泛的应用。
本文将简述机器人的组成和分类。
一、机器人的组成机器人通常由以下几个组成部分构成:1. 机械结构:机器人的机械结构是其身体的具体形态,包括机器人的外形、骨架和关节等。
机械结构的设计决定了机器人的运动能力和适应能力。
2. 传感器系统:传感器系统使机器人能够感知和获取周围环境的信息。
常见的传感器包括摄像头、激光雷达、声音传感器等,它们可以帮助机器人实时地感知到周围的物体、人和环境。
3. 控制系统:控制系统是机器人的大脑,负责接收和处理传感器获取的信息,并作出相应的决策和行动。
控制系统通常由硬件和软件组成,硬件包括主控芯片和执行器,软件则负责算法和逻辑的实现。
4. 电源系统:电源系统为机器人提供能量,使其能够正常运转。
电源可以是电池、充电宝或者连接外部电源等形式,不同的机器人根据其应用场景和能耗需求选择不同的电源方案。
二、机器人的分类根据机器人的用途和功能,可以将机器人分为以下几类:1. 工业机器人:工业机器人主要用于工业生产中的自动化操作,如焊接、装配、搬运等。
它们通常具有较大的工作空间和承重能力,并且能够高效地完成重复性、精密性的任务。
2. 服务机器人:服务机器人用于提供人类生活和服务的支持,如清洁机器人、导览机器人、护理机器人等。
它们可以与人类进行交流,并执行一些特定的任务,提高人类的生活质量和便利性。
3. 军事机器人:军事机器人主要应用于军事领域,用于战场侦查、侦察、救援等任务。
军事机器人通常具有高度的机动性、防护能力和作战能力,可以在危险环境下执行任务,减少对士兵的伤害风险。
4. 医疗机器人:医疗机器人主要用于医疗领域的辅助治疗和手术操作。
如手术机器人可以通过微创手术的方式减少手术切口,提高手术的精确性和安全性,为患者带来更好的治疗效果。
5. 家庭机器人:家庭机器人是为了满足家庭生活需求而设计的机器人,如智能扫地机器人、智能助理机器人等。
机器人控制的理论与方法机器人作为人类创造的智能化设备,应用领域越来越广泛,涉及生产制造、服务行业、医疗卫生等多个领域。
而机器人能够实现准确、高效、稳定的工作,离不开对机器人控制理论和方法的深入研究。
本文将从机器人控制的定义、分类、控制系统结构、控制方法以及未来发展等方面进行分析和探讨。
一、机器人控制的定义及分类机器人控制是指通过相关系统和软件,对机器人进行运动控制、感知控制、决策控制、智能控制等一系列交互控制地技术硬件。
根据在机器人上实现的控制形式和目标,机器人控制可分为以下几类:1. 控制方式的分类采用数字控制,电气控制,空气压缩或水力控制等方式进行机器人的控制。
2. 时间控制根据时间控制机器人进行特殊的运动。
例如:在周期时间内重复同样的运动。
3. 运动控制通过对机器人动作方式的控制,调整机器人的姿态、速度、力量等参数,从而使机器人完成具体的任务。
4. 感知控制通过机器人感知和识别技术,实现机器人在环境中自主地寻找目标物体,并进行跟随、抓取等控制操作。
5. 决策控制采用模糊控制、神经网络、人工智能等技术,对机器人进行目标选择、路径规划及行为指导等方面的控制。
二、机器人控制系统结构机器人控制系统的结构主要分为以下几个部分:机械系统、电气系统、感知系统、控制系统和用户界面系统。
1. 机械系统机械系统是机器人的核心部分,包括机械臂、运动控制器、传感器等硬件设备,根据不同的应用领域和任务需求,机械系统也不尽相同。
2. 电气系统电气系统是机器人整个系统的关键部分,它包括开关、输电线、电机控制器、电源设备等,为机器人提供运行动力和控制信号。
3. 感知系统感知系统是机器人控制中的重要组成部分,采用传感器、计算机视觉、语音识别、定位技术等对环境信息进行感知,以实现机器人的智能化和自主化。
4. 控制系统控制系统是机器人整个控制系统的核心,通过硬件和软件完成机器人的运动控制、感知控制等操作,提高机器人的灵活度和精度。
机器人控制系统设计机器人控制系统设计是机器人研发的关键环节之一。
一个优秀的控制系统可以确保机器人能够准确地感知环境、自主决策、有效地执行任务,提高机器人的整体性能和智能化水平。
本文将从以下几个方面探讨机器人控制系统设计。
一、引言随着人工智能技术的不断发展,机器人已经广泛应用于生产、生活、医疗等诸多领域。
机器人控制系统是机器人的核心部分,它负责接收传感器输入的信息,根据预设的程序或算法进行处理,并产生相应的控制信号,以控制机器人的行动。
因此,设计一个性能优良的机器人控制系统,对于提高机器人的智能化水平和工作效率具有至关重要的意义。
二、系统架构机器人控制系统的架构通常包括以下几个主要组成部分:1、传感器接口:用于接收来自传感器的信息,包括环境感知、自身状态等传感器数据。
2、信息处理单元:对接收到的传感器数据进行处理和分析,提取有用的信息以供控制系统使用。
3、决策单元:根据信息处理单元输出的信息,做出相应的决策和控制指令。
4、执行器:接收决策单元发出的控制信号,驱动机器人执行相应的动作。
5、电源管理单元:负责整个控制系统的电源供应,确保系统的稳定运行。
这些组成部分通过一定的通信协议和接口相互连接,形成一个完整的控制系统架构。
三、算法设计机器人控制系统的算法设计是实现系统功能的核心环节。
根据不同的控制需求,需要选择和设计合适的算法。
以下是一些常用的算法:1、决策算法:根据机器人的感知数据和预设规则,做出相应的决策和控制指令。
常见的决策算法包括基于规则的推理、模糊逻辑等。
2、路径规划算法:在给定起点和终点的情况下,计算出机器人从起点到终点的最优路径。
常用的路径规划算法包括基于搜索的方法(如A*算法)、基于网格的方法(如Dijkstra算法)和基于启发式的方法(如遗传算法)等。
3、运动控制算法:根据机器人的运动学模型和动力学模型,控制机器人的运动轨迹和姿态。
常用的运动控制算法包括PID控制、鲁棒控制、自适应控制等。
机器人四大系统组成部分机器人由驱动系统、机械系统、感知系统和控制系统等组成。
1、驱动系统驱动系统是驱使机械系统运动的机构,一般由驱动装置和传动机构两个部分组成。
它按照控制系统发出的指令信号,借助动力元件使机器人执行动作。
因驱动方式的不同,驱动装置可以分成电动、液动和气动三种类型。
驱动装置中的电动机、液压缸、气缸可以与操作机直接相连,也可以通过传动机构与执行机构相连。
传动机构通常有齿轮传动、链传动、谐波齿轮传动、螺旋传动、带传动等几种类型。
2、机械系统机器人的机械系统是机器人赖以完成作业任务的执行机构,即指机器人本体,一般是一台机械手,也称操作器或操作手。
它可以在确定的环境中执行控制系统指定的操作。
其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常为机器人的自由度数根据关节配置形式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。
出于拟人化的考虑,机器人本体的有关部位分别被称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。
3、感知系统感知系统又称传感器,相当于人的感觉器官,能实时检测机器人的运动及工作情况,并根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比狡后,调整执行机构,以保证机器人的动作符合预定的要求。
传感器大致可以分为两类:内部传感器和外部传感器。
内部传感器主要用来检测机器人本身的状态,为机器人的运动控制提供必要的本体状态信息,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制,主要有位置传感器、速度传感器等;外部传感器则用来感知机器人所处的工作环境或工作状况信息,使机器人的动作适应外界情况的变化,达到更高层次的自动化,提高机器人的工作精度,常见的有力觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、视觉传感器等。
4、控制系统控制系统是机器人的指挥中枢,负责处理作业指令信息、内外环境信息,并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策,产生相应的控制信号,通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序、确定的轨迹运动,完成特定的作业。
机器人控制系统一、工业机器人控制系统应具有的特点工业机器人控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等项。
其中有些项目的控制是非常复杂的,这就决定了工业机器人的控制系统应具有以下特点:(1)工业机器人的控制与其机构运动学和动力学有着密不可分的关系,因而要使工业机器人的臂、腕及末端执行器等部位在空间具有准确无误的位姿,就必须在不同的坐标系中描述它们,并且随着基准坐标系的不同而要做适当的坐标变换,同时要经常求解运动学和动力学问题。
(2)描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着工业机器人的运动及环境而改变。
又因为工业机器人往往具有多个自由度,所以引起其运动变化的变量不止个,而且各个变量之间般都存在耦合问题。
这就使得工业机器人的控制系统不仅是一个非线性系统,而且是一个多变量系统。
(3)对工业机器人的任一位姿都可以通过不同的方式和路径达到,因而工业机器人的控制系统还必须解决优化的问题。
二、对机器人控制系统的一般要求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:•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。
•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。
•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。
•坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
•人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。
•传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。
•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。
•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。
三、机器人控制系统的组成(图1)(1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
工业机器人控制系统的组成HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】工业机器人控制系统的组成1、控制计算机:控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
2、示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
3、操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。
4、硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。
5、数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。
6、打印机接口:记录需要输出的各种信息。
7、传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。
8、轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
9、辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。
10、通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。
11、网络接口1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。
?工业机器人控制系统分类1、程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。
2、自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。
一.工业机器人组成系统工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构,包括腰部、肩部、肘部和手腕部,其中手腕部有3个运动自由度。
驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作。
控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。
工业机器人按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。
示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
几个问题:(1)巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型?(2)能不能编写一个简单程序,使机器人能够的末端能够走一个圆?(3)能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩?(4)机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有?二.工业机器人的主体机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。
共有六个自由度,依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。
机器人采用电机驱动,电机分为步进电机或直流伺服电机。
直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高,而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。
工业机器人及其控制系统的分类与特点详解一、工业机器人的分类1. 按操作机坐标形式可分为:(1)直角坐标型工业机器人其运动部分由三个相互垂直的直线移动(即PPP)组成,其工作空间图形为长方形。
它在各个轴向的移动距离,可在各个坐标轴上直接读出,直观性强,易于位置和姿态的编程计算,定位精度高,控制无耦合,结构简单,但机体所占空间体积大,动作范围小,灵活性差,难与其他工业机器人协调工作。
(2)圆柱坐标型工业机器人其运动形式是通过一个转动和两个移动组成的运动系统来实现的,其工作空间图形为圆柱,与直角坐标型工业机器人相比,在相同的工作空间条件下,机体所占体积小,而运动范围大,其位置精度仅次于直角坐标型机器人,难与其他工业机器人协调工作。
(3)球坐标型工业机器人又称极坐标型工业机器人,其手臂的运动由两个转动和一个直线移动(即RRP,一个回转,一个俯仰和一个伸缩运动)所组成,其工作空间为一球体,它可以作上下俯仰动作并能抓取地面上或教低位置的协调工件,其位置精度高,位置误差与臂长成正比。
(4)多关节型工业机器人又称回转坐标型工业机器人,这种工业机器人的手臂与人一体上肢类似,其前三个关节是回转副(即RRR),该工业机器人一般由立柱和大小臂组成,立柱与大臂见形成肩关节,大臂和小臂间形成肘关节,可使大臂做回转运动和俯仰摆动,小臂做仰俯摆动。
其结构最紧凑,灵活性大,占地面积最小,能与其他工业机器人协调工作,但位置精度教低,有平衡问题,控制耦合,这种工业机器人应用越来越广泛。
(5)平面关节型工业机器人它采用一个移动关节和两个回转关节(即PRR),移动关节实现上下运动,而两个回转关节则控制前后、左右运动。
这种形式的工业机器人又称(SCARA(Seletive Compliance Assembly Robot Arm)装配机器人。
在水平方向则具有柔顺性,而在垂直方向则有教大的刚。
1、机器人的组成一个机器人由机械部分、传感部分和控制部分组成。
这三大部分可分为机械结构系统、驱动系统、感受系统、控制系统、机器人—环境交互系统、人—机交互系统六个子系统组成。
1.1、机械结构系统机器人的机械结构系统由机身、手臂、末端操作器三大件组成。
每一大件都有若干自由度,构成一个多自由度的机械系统。
机器人按机械结构划分可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型机器人、关节型机器人、SCARA型机器人以及移动型机器人。
1.2、驱动系统驱动系统是向机械结构系统提供动力的装置。
采用的动力源不同,驱动系统的传动方式也不同。
驱动系统的传动方式主要有四种:液压式、气压式、电气式和机械式。
电力驱动是目前使用最多的一种驱动方式,其特点是电源取用方便,响应快,驱动力大,信号检测、传递、处理方便,并可以采用多种灵活的控制方式,驱动电机一般采用步进电机或伺服电机,目前也有采用直接驱动电机,但是造价较高,控制也较为复杂,和电机相配的减速器一般采用谐波减速器、摆线针轮减速器或者行星齿轮减速器。
1.3、感受系统它由内部传感器模块和外部传感器模块组成,获取内部和外部环境中有用的信息。
智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。
人类的感受系统对感知外部世界信息是极其巧妙的,然而对于一些特殊的信息,传感器比人类的感受系统更有效。
1.4、控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令以及从传感器反馈回来的信号,支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。
如果机器人不具备信息反馈特征,则为开环控制系统;具备信息反馈特征,则为闭环控制系统。
根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。
根据控制运动的形式可分为点位控制和连续轨迹控制。
1.5、机器人—环境交互系统机器人—环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。
机器人的系统的组成与结构。
一、三大部分三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。
二、六个子系统六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换。
1.驱动系统,要使机器人运作起来,各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。
这就是驱动系统。
驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统,可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。
2.机械结构传动,工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、末端操作器三大部分组成,每一个大件都有若干个自由度的机械系统。
若基座不具备行走机构,则构成行走机器人;若基座不具备行走及弯腰机构,则构成单机器人臂。
手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。
末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件,它可以是二手指或多手指的手抓,也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。
3.感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成,用以获得内部和外部环境状态中有意义的信息。
智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。
人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的,然而,对于一些特殊的信息,传感器比人类的感受系统更有效。
4.机器人一环境交换系统是现代工业机器人雨外部环境中的设备互换联系和协调的系统。
工业机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工单元、焊接单元、装配单元等。
当然,也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。
5.人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机器人联系的装置,例如,计算机的标准终端,指令控制台,信息显示板,危险信号报警器等。
该系统归纳起来分为两大类:指令给定装置和信息显示装置。
6.控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。
假如工业机器人不具备信息反馈特征,则为开环控制系统;若具备信息反馈特征,则为闭环控制系统。
机器人控制系统介绍机器人控制系统是指一种用于控制机器人运动、执行任务的系统。
它是机器人技术中至关重要的一部分,能够使机器人按照预设的程序或指令进行工作,完成各种任务。
本文将对机器人控制系统的基本原理、主要组成部分以及应用领域进行介绍。
一、机器人控制系统的基本原理机器人控制系统的核心原理是通过传感器采集外部环境信息,然后经过信号处理、运动规划和执行控制等步骤,最终实现机器人的运动控制和任务执行。
具体而言,机器人控制系统具备以下基本原理:1. 传感器采集:机器人通过搭载各类传感器,如视觉传感器、力传感器、触觉传感器等,获取周围环境的信息。
2. 信号处理:通过对传感器采集的信号进行处理,提取关键信息,如目标物体的位置、形状、距离等。
3. 运动规划:根据获取到的目标物体信息,机器人控制系统会进行路径规划、动作规划等算法,确定机器人完成任务的最佳路径和动作顺序。
4. 执行控制:机器人根据运动规划的结果,通过控制执行机构的工作,实现运动和动作。
执行控制可以包括电机控制、液压控制等。
二、机器人控制系统的主要组成部分机器人控制系统由硬件和软件两部分组成,具备以下主要组成部分:1. 控制器:控制器是机器人控制系统的核心,负责整体的控制和协调工作。
控制器通常由嵌入式计算机或者微处理器组成,具备实时控制能力。
2. 传感器:传感器用于感知机器人周围环境,可以包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
3. 执行机构:执行机构根据控制信号,实现机器人的运动和动作。
常见的执行机构包括电机、液压装置等。
4. 通讯模块:通讯模块用于与外部设备进行数据交换和通信,一般采用以太网、CAN总线、无线通信等方式。
5. 软件系统:软件系统是机器人控制系统的核心部分,包括操作系统、控制算法、路径规划算法等。
通过软件系统,可以实现机器人的智能控制和任务规划。
三、机器人控制系统的应用领域机器人控制系统广泛应用于工业生产、军事领域、医疗卫生、服务行业等各个领域。
机器人的控制系统研究第一节:引言机器人作为一种智能化的装备,正在被越来越广泛地应用于各个领域。
机器人的控制系统是机器人能够正常工作的关键,优秀的控制系统可以提高机器人的工作效率和精度。
本文将从机器人控制系统的定义、组成和分类角度,对机器人的控制系统进行深入研究。
第二节:机器人控制系统的定义机器人控制系统是指对机器人进行控制和调度的一系列程序和设备的集合,其中包括软件、硬件和仪器等组成部分。
控制系统能够通过控制机器人的各个部分来使机器人完成各种工作任务。
第三节:机器人控制系统的组成机器人控制系统主要由机器人电气系统、机器人控制器和外部控制系统三部分组成。
1.机器人电气系统机器人电气系统是机器人运动和控制的基础,其主要由机器人的电机和传动装置、编码器、传感器、电源等构成。
机器人的运动控制需要通过编码器和传感器来获取机器人的位置和速度,电源则是机器人运作所必需的能源。
2.机器人控制器机器人控制器是整个机器人控制系统的核心部件,主要负责机器人运动控制、决策控制、底层驱动控制等功能。
主控制器一般通过总线连接I/O模块、动作控制模块、数据记录传输模块、通信模块等。
3.外部控制系统外部控制系统是指机器人控制系统中除机器人控制器以外的其他控制硬件或软件,如计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、人机界面(HMI)等。
外部控制系统与主控制器通过串口或以太网等方式进行连接,可以实时监测机器人的状态和工作情况。
第四节:机器人控制系统的分类机器人控制系统可以根据功能要求、控制精度和控制方式等不同角度进行分类。
1.按功能要求分类按功能要求分类可分为点位控制系统和轨迹控制系统。
点位控制系统主要用于对机器人进行一系列固定的点位控制,一般应用于需要机器人完成顺序加工的场景;轨迹控制系统则可以对机器人进行精准的位置控制,可以让机器人完成更加复杂的操作任务。
2.按控制精度分类按控制精度分类主要分为开环控制和闭环控制系统。
开环控制系统是指机器人在没有较好的测量和反馈的情况下进行控制;闭环控制系统则是指机器人运动时可以实时通过编码器、传感器等设备来获取位置、速度等信息,从而进行反馈调节,使机器人的运动更加精确。
机器人控制系统
一、工业机器人控制系统应具有的特点
工业机器人控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等项。
其中有些项目的控制是非常复杂的,这就决定了工业机器人的控制系统应具有以下特点:
(1)工业机器人的控制与其机构运动学和动力学有着密不可分的关系,因而要使工业机器人的臂、腕及末端执行器等部位在空间具有准确无误的位姿,就必须在不同的坐标系中描述它们,并且随着基准坐标系的不同而要做适当的坐标变换,同时要经常求解运动学和动力学问题。
(2)描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着工业机器人的运动及环境而改变。
又因为工业机器人往往具有多个自由度,所以引起其运动变化的变量不止个,而且各个变量之间般都存在耦合问题。
这就使得工业机器人的控制系统不仅是一个非线性系统,而且是一个多变量系统。
(3)对工业机器人的任一位姿都可以通过不同的方式和路径达到,因而工业机器人的控制系统还必须解决优化的问题。
二、对机器人控制系统的一般要求
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:
•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。
•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。
•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。
•坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
•人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。
•传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。
•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。
•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。
三、机器人控制系统的组成(图1)
(1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
(2)示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
(3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。
(4)硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。
(5)数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。
(6)打印机接口记录需要输出的各种信息。
(7)传感器接口用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。
(8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
(9)辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。
(10)通信接口实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。
(11)网络接口
1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。
四、机器人控制系统的分类
程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。
自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。
这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。
人工智能系统:事先无法编制运动程序,而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。
运动方式:
点位式。
要求机器人准确控制末端执行器的位姿,而与路径无关;
轨迹式。
要求机器人按示教的轨迹和速度运动。
控制总线:
·国际标准总线控制系统。
采用国际标准总线作为控制系统的控制总线,如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。
·自定义总线控制系统。
由生产厂家自行定义使用的总线作为控制系统总线。
编程方式:
·物理设置编程系统。
由操作者设置固定的限位开关,实现起动,停车的程序操作,只能用于简单的拾起和放置作业。
·在线编程。
通过人的示教来完成操作信息的记忆过程编程方式,包括直接示教(即手把手示教)模拟示教和示教盒示教。
·离线编程。
不对实际作业的机器人直接示教,而是脱离实际作业环境,生成示教程序,通过使用高级机器人,编程语言,远程式离线生成机器人作业轨迹。
五、机器人控制系统结构
机器人控制系统按其控制方式可分为三类。
·集中控制方式:用一台计算机实现全部控制功能,结构简单,成本低,但实时性差,难以扩展,其构成框图如图2所示。
·主从控制方式:采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能。
主CPU实现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等;从CPU实现所有关节的动作控制。
其构成框图如图3所示。
主从控制方式系统实时性较好,适于高精度、高速度控制,但其系统扩展性较差,维修困难。
·分散控制方式:按系统的性质和方式将系统控制分成几个模块,每一个模块各有不同的控制任务和控制策略,各模式之间可以是主从关系,也可以是平等关系。
这种方式实时性好,易于实现高速、高精度控制,易于扩展,可实现智能控制,是目前流行的方式,其控制框图如图4所示。