面向弧焊應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)被認(rèn)為是中國傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型不可或缺的一部分。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，工業(yè)機(jī)器人越來越廣泛地運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)之中。而弧焊作為工業(yè)機(jī)器人最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，實(shí)現(xiàn)弧焊機(jī)器人的自主研發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化，對(duì)提升中國工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平起著巨大作用，同時(shí)有利于完善工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　機(jī)器人控制器作為弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中的核心部件，在弧焊機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制中起著關(guān)鍵作用，弧焊操作對(duì)機(jī)器人控制系

2、統(tǒng)性能要求并不苛刻，在通用型工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)上添加弧焊功能也能勝任。目前國內(nèi)自主研發(fā)的總線式控制器存在不開放、二次開發(fā)接口受限、無法可增減控制器功能（例如力控功能）、無法通過單個(gè)控制器控制多臺(tái)機(jī)器人等問題。本課題針對(duì)這些問題，基于“IPC+實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)+實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)總線”的總線式控制架構(gòu)，采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)、組件化模型集成等方法，設(shè)計(jì)一套開放式且擴(kuò)展和裁剪性較強(qiáng)的通用型機(jī)器人控制器。
　　控制器的設(shè)計(jì)基于實(shí)驗(yàn)室已有的運(yùn)

3、動(dòng)軌跡成果進(jìn)行開發(fā)，主要研究不面向運(yùn)動(dòng)軌跡算法，而是針對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的開放性、安全性、實(shí)時(shí)性和可操作性等問題進(jìn)行研究。論文首先設(shè)計(jì)和搭建了基于EtherCAT總線的工業(yè)機(jī)器人控制器及其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能提供硬件基礎(chǔ)。進(jìn)而遵循PLCopen規(guī)范和軟件設(shè)計(jì)原則，針對(duì)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能，在考慮機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的情況下開發(fā)多任務(wù)并行的控制器軟件系統(tǒng)。最后將弧焊功能模塊集成到機(jī)器人控制系統(tǒng)上構(gòu)建弧焊機(jī)器

4、人控制系統(tǒng)。
　　課題最終以埃斯頓ER16通用六關(guān)節(jié)機(jī)器人為運(yùn)動(dòng)控制對(duì)象，完成了基礎(chǔ)的指令軌跡、JOG運(yùn)動(dòng)指令、暫停功能、伺服歸零、錯(cuò)誤處理等運(yùn)動(dòng)控制功能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)以及雙邊對(duì)稱焊功能為目的的多機(jī)器人協(xié)作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的高效性、高實(shí)時(shí)性、可靠性和所提出的算法、策略的有效性，表明系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)方案與相關(guān)理論能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能，為實(shí)現(xiàn)高速高精度控制提供了可能。本課題設(shè)計(jì)的弧焊系統(tǒng)在深圳華意隆公司完成焊