面向弧焊應用的工業(yè)機器人控制系統的設計與開發(fā).pdf

1、工業(yè)機器人技術被認為是中國傳統制造業(yè)實現智能化轉型不可或缺的一部分。隨著工業(yè)機器人技術的不斷發(fā)展與成熟，工業(yè)機器人越來越廣泛地運用在各個行業(yè)之中。而弧焊作為工業(yè)機器人最主要的應用領域之一，實現弧焊機器人的自主研發(fā)以及產業(yè)化，對提升中國工業(yè)機器人的技術水平起著巨大作用，同時有利于完善工業(yè)機器人的應用領域，促進相關產業(yè)的發(fā)展。
　　機器人控制器作為弧焊機器人系統中的核心部件，在弧焊機器人的運動控制中起著關鍵作用，弧焊操作對機器人控制系

2、統性能要求并不苛刻，在通用型工業(yè)機器人控制系統上添加弧焊功能也能勝任。目前國內自主研發(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器人等問題。本課題針對這些問題，基于“IPC+實時操作系統+實時工業(yè)以太網總線”的總線式控制架構，采用開放式系統結構框架設計、組件化模型集成等方法，設計一套開放式且擴展和裁剪性較強的通用型機器人控制器。
　　控制器的設計基于實驗室已有的運

3、動軌跡成果進行開發(fā)，主要研究不面向運動軌跡算法，而是針對機器人控制系統的開放性、安全性、實時性和可操作性等問題進行研究。論文首先設計和搭建了基于EtherCAT總線的工業(yè)機器人控制器及其運動控制系統平臺，為實現工業(yè)機器人運動功能提供硬件基礎。進而遵循PLCopen規(guī)范和軟件設計原則，針對工業(yè)機器人控制系統需要實現的功能，在考慮機器人控制系統實時性的情況下開發(fā)多任務并行的控制器軟件系統。最后將弧焊功能模塊集成到機器人控制系統上構建弧焊機器

4、人控制系統。
　　課題最終以埃斯頓ER16通用六關節(jié)機器人為運動控制對象，完成了基礎的指令軌跡、JOG運動指令、暫停功能、伺服歸零、錯誤處理等運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器人協作實驗。實驗結果驗證了本文所設計的控制系統的高效性、高實時性、可靠性和所提出的算法、策略的有效性，表明系統控制的設計方案與相關理論能夠實現工業(yè)機器人的運動功能，為實現高速高精度控制提供了可能。本課題設計的弧焊系統在深圳華意隆公司完成焊