中职高教版《机器人技术与应用》第4章 第三节 工业机器人控制系统课件

2023/5/22 1 控制系统可以分为两部分： 对其自身运动的控制 工业机器人与周边设备的协调控制。 工业机器人自身运动的控制 第三节 工业机器人控制系统 示教机能 动作控制机能 动作顺序机能 力控制机能 动作 机能 装卸工件、喷漆、焊接等 检测、识别机能 机器人状态和环境识别 控制机能 运动控制机能 1 动作 2023/5/22 2 机器人控制的基本要求 协调控制多轴运动，以产生要求的工作轨迹； 有较高的位置精度和很大的调速范围，满足作业要求； 系统的静差度要小。要求系统具有良好的刚性。 各关节的速度误差系数应尽量一致； 位置无超调，动态响应尽量快。 采用加减速控制。 2 （2）除直角坐标式机器人外，机器人的位置检测元件不能安放在机器人末端执行器上，而是放在各个驱动轴上，是半闭环系统。由于开式链传动机构的间隙等使机器人总的位置精度比数控机床略低；机器人在工作行程时，可能以极低的速度加工工件，而在空行程时，又以极高速度运动，提高效率，故调速范围很大，常超过几千。 （5）机器人不允许有位置超调，否则将发生与工件的碰撞。加大阻尼可以减少超调，但却牺牲了系统的快速性，所以设计时要折中选择。 2023/5/22 3 位置控制技术 控制机器人的位置、速度和加速度，以及多轴联动等。 大多是对各关节进行控制，属于半闭环控制系统，即从电动机轴上闭环。(即关节角位移闭环系统） 半闭环和闭环系统都是用于检查位置和速度指令执行结果的检测（含反馈）装置。半闭环的检测装置，安装在伺服电动机或传动部件上，闭环则将其装在运动部件上。 2023/5/22 4 位置控制目的： 使机器人各关节实现预先所规划的运动，最终保证工业机器人末端执行器的位姿。 计算机控制系统 中的位置控制，多采用数字式位置控制。 位置控制技术 2023/5/22 5 工业机器人系统 主管焊接工作站选定的型号是可搬重量为6Kg的M-K6SB型机器人 （日本安川公司） S轴——底座的旋转; L轴——下臂的摆动; U轴——上臂的摆动; R轴——上臂的旋转; B轴——手腕的摆动; T轴——手腕的旋转。 手腕的三个运动——俯仰、侧摆、横滚是由R,B,T联合完成，S,L,U完成手的定位。 5 法兰：即凸沿，起源于管道连接，用于两个管道的连接部位。 2023/5/22 6 S轴结构 装配顺序。 1）  安装交叉短圆柱滚子轴承和减速器，用螺钉使其固定在基座上； 2）安装轴壳和电机基板。 电动机 连接板 2023/5/22 7 L轴和U轴结构 L U 上臂 圆锥滚子轴承 U轴 当电动机旋转时,下臂绕减速器中心摆动,并在极限位置上安装了限位的挡块。 拉杆 U轴的连杆 下臂、上臂、拉杆和连杆四个构件形成平行四边形机构。这样,电动机驱动上臂绕U轴摆动。 下臂 上臂 2023/5/22 8 R轴结构 上臂后段铰支在下臂上，前段相对于后段转动。 R轴的谐波减速器的输出轴与上臂前段连接,前段通过圆锥滚子轴承支承在后段的中隔板上,轴承前部的调节螺母用于调整轴承间隙。 下臂 上臂后段 上臂前段 R轴电 动机 谐波减速器 中隔板 2023/5/22 9 B轴和T轴 B轴和T轴都装在上臂前段的内部。手腕通过一对圆锥滚子轴承支承在上臂的前部。B轴的电动机运动经一对锥齿轮和同步齿形带传到B轴中心轴上,这个中心轴也是谐波减速器的输入轴,减速器的输出转盘与手腕连接。这样,电动机就能带动手腕绕B轴中心摆动。锥齿轮轴和B轴中心轴由向心球轴承支承。 机器人手腕转动(即T轴),位于手腕的中心,传动路线是:T轴电动机→锥齿轮→同步齿形带轮→锥齿轮→谐波减速器→手腕(T轴)。谐波减速器的输入轴由一对向心球轴承支承在减速器的输出壳体内,而输出壳体则由一对圆锥滚子轴承支承在手腕的外层壳体内,手腕前部的法兰用于连接相应的末端执行器。 B T 2023/5/22 10 上臂和连杆（T、B和R轴单元）的装配顺序 1）把上臂装到下臂的上方，把轴和轴承等零部件装入上、下臂的铰接孔中，从而把两者联接起来； 2）上臂充当定位台架，装配连杆。 2023/5/22 11 RH06A焊接机器人工作站组成 工作站中除了焊接机器人及其控制器外，还有用于装夹被焊接件的变位机、用于焊接的电焊机、用于走丝的送丝机、用于清理焊枪的清理装置以及直接用于焊接的焊枪。 控制器 变位机 焊枪清 理装置 电焊机 送丝机 焊枪 2023/5/22 12 RH06A焊接机器人简介 可以实现点焊、弧焊和摆焊。 主要组成有： RH06A焊接机器人本体—— 主要用来完成焊枪的定位、走形以及与变位机协调运动。 GRC通用机器人控制器—— 用以完成对RH06A机器人本体以及焊接工作站其它设备的控制。 RH06A焊接机器人外观 2023/5/22 13