I. Concept de système de contrôle des robots
Un système de contrôle robotique est un système de gestion avec ses propres buts et fonctions composés d'un sujet de contrôle, d'un objet de contrôle et d'un support de contrôle. Un système de contrôle implique par lequel toute quantité intéressée ou modifiable au sein d'une machine, d'un mécanisme ou d'un autre appareil peut être maintenue et modifiée de manière souhaitée. Un système de contrôle est également mis en œuvre pour amener l'objet contrôlé à un état souhaité prédéterminé. Le système de contrôle fait que l'objet contrôlé tende à un certain état stable souhaité.
Ii Exigences fonctionnelles du système de contrôle du robot
1, Fonction de la mémoire: stockez l'ordre de fonctionnement, le chemin de mouvement, le mode de mouvement, la vitesse de déplacement et les informations liées au processus de production.
2, Fonction d'enseignement: programmation hors ligne, enseignement en ligne, enseignement indirect. La démonstration en ligne comprend deux types de boîtes de démonstration et de démonstration de guide.
3, Fonction de contact avec équipement périphérique: interface d'entrée et de sortie, interface de communication, interface réseau, interface de synchronisation.
4, Fonction de réglage des coordonnées: joint, absolu, outil, quatre types de coordonnées définies par l'utilisateur.
5, Interface humaine-machine: boîte de démonstration, panneau d'opération, affichage.
6, Interface du capteur: détection de position, vision, toucher, force, etc.
7, Position de fonction: Fonction: Lien multi-axe robot, contrôle de mouvement, contrôle de vitesse et accélération, compensation dynamique.
8, Fonction de diagnostic de défaillance et de protection de la sécurité: surveillance de l'état du système pendant le fonctionnement, la protection de la sécurité et l'autodiagnostic des défauts en état de défaut.
III, les principaux types de système de contrôle des robots
La tâche du système de contrôle consiste à contrôler l'actionneur du robot pour terminer le mouvement et la fonction du programme d'instructions de fonctionnement du robot et les signaux renvoyés de la rétroaction du capteur. Si le robot n'a pas de caractéristiques de rétroaction des informations, il s'agit d'un système de contrôle en boucle ouverte; S'il a des caractéristiques de rétroaction des informations, il s'agit d'un système de contrôle en boucle fermée.
Selon le principe de contrôle, peut être divisé en système de contrôle de programme, système de contrôle adaptatif et système de contrôle de l'intelligence artificielle.
Selon la forme de mouvement de contrôle, peut être divisée en contrôle ponctuel et contrôle de la trajectoire.
IV, composition du système de contrôle des robots industriels
1, ordinateur de contrôle: le centre de répartition et de commande du système de contrôle.
2, Boîte d'enseignement: Enseignement de la trajectoire des robots et du réglage des paramètres, ainsi que toutes les opérations d'interaction des ordinateurs humains, avec son propre processeur et son unité de stockage indépendants, et le principal ordinateur de communication en série pour réaliser l'interaction des informations.
3, panneau de fonctionnement: il se compose de divers boutons de fonctionnement et des voyants d'indicateur d'état, et il n'accomplit que le fonctionnement de la fonction de base.
4, Disque dur et stockage disquette: la mémoire périphérique pour stocker le programme de travail du robot.
5, entrée et sortie numériques et analogiques: une variété d'état et de sortie de commande ou de sortie.
6, Interface d'imprimante: enregistrez la nécessité de produire une variété d'informations.
7, l'interface du capteur: pour la détection automatique des informations pour obtenir un contrôle fluide du robot, généralement pour les capteurs de force, de toucher et de vision.
8, Contrôleur de l'axe: Complétez la position des joints du robot, la vitesse et le contrôle d'accélération.
9, Contrôle des équipements auxiliaires: utilisé avec le robot avec le contrôle de l'équipement auxiliaire, tels que les variateurs de griffe à main, etc.
10 Interface de communication: Réalisez le robot et les autres échanges d'informations sur l'équipement, l'interface généralement série, l'interface parallèle, etc.
11, interface réseau
(1) Interface Ethernet: via Ethernet pour obtenir plusieurs ou une seule communication de Robot Direct PC, un taux de transfert de données allant jusqu'à 10mbbit / s, peut être directement sur le PC avec la fonction Windows Library pour la programmation d'application, prise en charge de TCP / IP Les protocoles de communication, via l'interface Ethernet, seront chargés de données et de programmes dans chaque contrôleur de robot.
(2) Interface de bus de terrain: prise en charge d'une variété de spécifications populaires de bus de terrain, telles que Devicenet, Abremotei / O, Interbus-S, Profibus-DP, M-net et ainsi de suite.
V. Structure du système de contrôle du robot
Système de contrôle centralisé
Réalisez toutes les fonctions de contrôle avec un seul ordinateur, une structure simple, un faible coût, mais un mauvais temps réel, difficile à développer.
Le système de contrôle centralisé basé sur PC utilise pleinement l'ouverture des ressources PC et peut obtenir une bonne ouverture: une variété de cartes de contrôle, de dispositifs de capteur, etc. peuvent être intégrées dans le système de contrôle via la fente PCI standard ou via le Port série standard, port parallèle.
Les avantages du système de contrôle centralisé sont: les coûts matériels inférieurs, les informations faciles à collecter et d'analyser, facile à réaliser le contrôle optimal du système, une meilleure intégrité et une meilleure coordination, l'expansion matérielle du système basée sur PC est plus pratique.
Les inconvénients sont également évidents: le manque de flexibilité dans le contrôle du système, les risques de contrôle sont faciles à centraliser, une fois la défaillance, son impact sur un large éventail de conséquences graves; En raison des exigences élevées en temps réel du robot, lorsque le système effectue un grand nombre de calculs de données, il réduira le système en temps réel, la réactivité du système au multitâche sera également en conflit avec le réel du système temps; De plus, le système se connecte à la complexité, ce qui réduira la fiabilité du système.
Mode de contrôle maître-esclave
Les processeurs maître et esclaves sont utilisés pour réaliser toutes les fonctions de contrôle du système. Le Maître CPU réalise la gestion, la transformation des coordonnées, la génération de trajectoires et l'autodiagnostic du système, etc .: Le processeur esclave réalise le contrôle de mouvement de toutes les articulations. Son schéma de bloc de composition, comme le montre la figure.
Le système de mode de contrôle-esclave-esclave est meilleur, adapté à un contrôle à haute précision à haut débit, mais son évolutivité du système est médiocre, des difficultés de maintenance.
Mode de contrôle décentralisé
Selon la nature du système et la façon dont le contrôle du système est divisé en plusieurs modules, chaque module a une tâche de contrôle et une stratégie de contrôle différente, et la relation entre les modes peut être maître-esclave ou égale. Cette façon de réel est bonne, facile à réaliser un contrôle à grande vitesse et à haute précision, facile à développer, le contrôle intelligent peut être réalisé, est la manière populaire actuelle.
L'idée principale est le "contrôle décentralisé, gestion centralisée", c'est-à-dire que le système de ses objectifs et tâches globaux peut être une coordination et une distribution intégrées, et grâce à la coordination des sous-systèmes pour terminer la tâche de contrôle, l'ensemble du système dans le fonctionnel , les aspects logiques et physiques sont décentralisés, il est donc également connu comme un système de contrôle centralisé ou un système de contrôle décentralisé.
Dans cette structure, les sous-systèmes sont composés de contrôleurs et différents objets ou dispositifs contrôlés, et les sous-systèmes communiquent entre eux via les réseaux, etc. La structure de contrôle distribuée fournit un système de contrôle de robot ouvert, en temps réel et précis. Deux niveaux de contrôle sont souvent utilisés dans les systèmes distribués.
Système de contrôle distribué à deux niveaux
Se compose généralement d'une machine supérieure, d'une machine inférieure et d'un réseau. La machine supérieure peut effectuer différents algorithmes de planification et de contrôle de la trajectoire, tandis que la machine inférieure effectue la recherche et la mise en œuvre de la subdivision d'interpolation et de l'optimisation du contrôle. Les machines supérieures et inférieures fonctionnent en coordination les unes avec les autres via un bus de communication, qui peut être ici sous la forme de RS -232, RS -485, EEE -488 et les bus USB.
De nos jours, le développement de la technologie Ethernet et Fieldbus fournit des services de communication plus rapides, stables et efficaces pour les robots. En particulier le bus de terrain, qui est appliqué au site de production, dans la micro-ordinateur de l'équipement de mesure et de contrôle entre la réalisation de la communication numérique multi-nœuds bidirectionnels, formant ainsi un nouveau type de système de contrôle de terrain entièrement distribué entièrement intégré au réseau.
Les avantages du système de contrôle distribué sont: une bonne flexibilité du système, un risque réduit du système de contrôle, l'utilisation d'un contrôle décentralisé multi-processeur, qui est propice à l'exécution parallèle des fonctions du système, améliore l'efficacité de traitement du système, raccourcissez le temps de réponse.
Classification du système de contrôle du robot
1, le système de contrôle du programme: à chaque degré de liberté pour imposer une certaine régularité du rôle de contrôle, le robot peut atteindre la trajectoire spatiale requise.
2, Système de contrôle adaptatif: lorsque les conditions externes changent, afin de s'assurer que la qualité requise ou afin d'améliorer la qualité de contrôle avec l'accumulation d'expérience par eux-mêmes, le processus est basé sur l'état de la machine d'opération et Observation d'erreur de servo, puis ajustez les paramètres du modèle non linéaire, jusqu'à ce que l'erreur disparaisse. La structure et les paramètres d'un tel système peuvent changer automatiquement avec le temps et les conditions.
3, Système d'intelligence artificielle: il est impossible de préparer au préalable le programme de mouvement, mais nécessite que le rôle de contrôle soit déterminé en temps réel en fonction des informations obtenues sur l'état environnant pendant la motion.
4, système de contrôle basé sur des points: le robot est nécessaire pour contrôler avec précision la position de l'effecteur final et n'a rien à voir avec le chemin.
5, système de contrôle de la trajectoire continue: nécessite que le robot se déplace en fonction de la trajectoire et de la vitesse enseignées.
6. Bus de contrôle: Système international de contrôle des bus standard. Utilisez le bus standard international comme bus de contrôle du système de contrôle, tels que VME, multi-bus, std-bus, pc-bus.
7, Système de contrôle de bus personnalisé: Le fabricant définit sa propre utilisation du bus comme bus du système de commande.
8, Méthode de programmation: Système de programmation de paramètres physiques. Définition des commutateurs de limite fixe par l'opérateur pour réaliser le fonctionnement du programme de démarrage et d'arrêt, qui ne peut être utilisé que pour une simple collecte et placer des opérations.
9, Programmation en ligne: grâce à l'enseignement humain pour terminer le fonctionnement des méthodes de programmation de processus de mémoire de l'information, y compris l'enseignement de l'enseignement et l'enseignement de l'enseignement de l'enseignement direct.
10, programmation hors ligne: non pas sur le fonctionnement réel de l'enseignement direct du robot, mais loin de l'environnement d'exploitation réel, du programme d'enseignement, grâce à l'utilisation de la robotique avancée, du langage de programmation, de la génération hors ligne à distance de la trajectoire opérationnelle du robot.