面向弧焊應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(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，實現(xiàn)弧焊機(jī)器人的自主研發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化，對提升中國工業(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)動控制中起著關(guān)鍵作用，弧焊操作對機(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）、無法通過單個控制器控制多臺機(jī)器人等問題。本課題針對這些問題，基于“IPC+實時操作系統(tǒng)+實時工業(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、組件化模型集成等方法，設(shè)計一套開放式且擴(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)計基于實驗室已有的運(yùn)

3、動軌跡成果進(jìn)行開發(fā)，主要研究不面向運(yùn)動軌跡算法，而是針對機(jī)器人控制系統(tǒng)的開放性、安全性、實時性和可操作性等問題進(jìn)行研究。論文首先設(shè)計和搭建了基于EtherCAT總線的工業(yè)機(jī)器人控制器及其運(yùn)動控制系統(tǒng)平臺，為實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動功能提供硬件基礎(chǔ)。進(jìn)而遵循PLCopen規(guī)范和軟件設(shè)計原則，針對工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，在考慮機(jī)器人控制系統(tǒng)實時性的情況下開發(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)動控制對象，完成了基礎(chǔ)的指令軌跡、JOG運(yùn)動指令、暫停功能、伺服歸零、錯誤處理等運(yùn)動控制功能的測試實驗以及雙邊對稱焊功能為目的的多機(jī)器人協(xié)作實驗。實驗結(jié)果驗證了本文所設(shè)計的控制系統(tǒng)的高效性、高實時性、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)動功能，為實現(xiàn)高速高精度控制提供了可能。本課題設(shè)計的弧焊系統(tǒng)在深圳華意隆公司完成焊