控制机器人用到什么系统(控制系统将会直接决定机器人本体的性能)
控制机器人用到什么系统(控制系统将会直接决定机器人本体的性能)控制系统的表现是一家工业机器人厂商设计理念的集中体现,成熟的机器人厂商一般自行开发控制器和伺服系统,仍而保证机器人的稳定性和技术体系。因而全球控制系统的市场份额与工业机器人本体情况接近。 国内外控制系统品牌情况目前常用的控制系统从结构上分为三类:以单片机为核心的控制系统,以可编程控制器(PLC)为核心的控制系统,以及基于工业个人计算(IPC) 运动控制器的机器人控制系统。其中IPC 运动控制器的控制系统凭借运行稳定、通用性强、抗干扰性能力强等优势,正在逐步成为工业机器人控制系统的主流。图三:常用工业机器人运动控制器分类工业机器人的控制系统主要由硬件和软件两部分极成,硬件即工业控制板卡,包括主控单元、信号处理等部分,软件主要是控制算法、二次开发等。硬件部分技术难度较低,可以在市场上采购得到,软件部分是控制系统的核心。
控制系统: 工业机器人的大脑
控制系统是工业机器人的大脑,是决定机器人性能的关键要素,接收来自其他各组元的信号、根据已编程的系统迚行处理后,向各组元发出指令,仍而控制各组元的运行, 它是工业机器人实现特定功能的中枢单元。
图一:工业机器人控制器示意图
图二:工业机器人控制器硬件构成
目前常用的控制系统从结构上分为三类:以单片机为核心的控制系统,以可编程控制器(PLC)为核心的控制系统,以及基于工业个人计算(IPC) 运动控制器的机器人控制系统。其中IPC 运动控制器的控制系统凭借运行稳定、通用性强、抗干扰性能力强等优势,正在逐步成为工业机器人控制系统的主流。
图三:常用工业机器人运动控制器分类
工业机器人的控制系统主要由硬件和软件两部分极成,硬件即工业控制板卡,包括主控单元、信号处理等部分,软件主要是控制算法、二次开发等。硬件部分技术难度较低,可以在市场上采购得到,软件部分是控制系统的核心。
国内外控制系统品牌情况
控制系统的表现是一家工业机器人厂商设计理念的集中体现,成熟的机器人厂商一般自行开发控制器和伺服系统,仍而保证机器人的稳定性和技术体系。因而全球控制系统的市场份额与工业机器人本体情况接近。
图四:我国工业机器人控制系统市场份额(%)
图五:海外机器人控制器品牌商主打品牌
各厂家数控系统的主要差别体现在控制算法和二次开发平台的易用性方面。 任何一台机械设备,总是面临着负载、速率和稳定性三者之间相互妥协和平衡的问题,高负载高速率则难以保证稳定性,高速率高稳定性运转则要求负载不能太高, 对于特定的应用场景,需要找到此三者的平衡点。有别于车床、铣床等机床设备,工业机器人是一种柔性度很高的设备, 这大大提高了数控系统找到载重、速率、和稳定性三者之间平衡点的难度,考验开发设计者对运动学、力学、数学的理解。
图六:自由度的增加加大了工业机器人的运动难度
智能化程度越来越高,是未来工业机器人发展的必然趋势,未来各本体制造商之间的差异化也将越来越显著,这种差异化最主要体现在控制系统的差异上。 随着国内厂商技术的逐步积累进步,目前控制系统与国外产品的差距在逐步缩小。 国内知名的工业机器人生厂商均自主研发了自家的控制系统,包括新松机器人、 埃斯顿、华中数控、新时达、广州数控、汇川技术等公司,也诞生了一批专业的控制系统服务商如固高科技、英威腾、卡诺普等。
图七:国内机器人控制器制造商主要产品介绍
未来发展趋势
目前,工业机器人控制系统的主要技术趋势包括:
总线型控制系统的使用越来越普遍:以太网和现场总线技术的发展为机器人提供了更快捷、稳定、有效的通信服务,基于现场总线的分散控制系统具有实时性好,易于实现高速、高精度控制,易于扩散等优点。发达国家总线控制方式已经发展十几年,具备比较成熟的总线产品和方案。国内控制器公司处于追赶阶段,成绩显著,例如2015年卡洛普推出基于实时以太网的总线型机器人控制器;同年英威腾也推出抗干扰性强、节省配件、易于安装、 易于调试的总线型控制器; 2018 年,雷赛智能推出EtherCAT&RTEX总线方案。未来总线方案的控制器使用将越来越多。
驱控一体化:3C行业的崛起,要求自动化产线工位细分,驱动器和控制系统高度集成都能满足这种要求。国内控制器领先企业固高科技早在2010年便提出了驱控一体化的产品体系架构,开基于此承接了国家863计划。公司推出的拿云(Marvie)六轴驱控一体机囊括了工业机器人控制系统开发平台、运动控制器和六轴伺服驱动器,具有体积小、功率密度高、集成度高等特点,提高了设备性能和可靠性。此外,拿云六轴驱控一体机预留GLink千兆网高速总线,可实现多机同步联动。 新时代子公司众为兴推出的驱控一体控制器QC400A,具备多轴直线插补,3D空间圆弧插补,轨迹跟随,平稳加减速,连续运动轨迹速度自适应功能、样条曲线教导,振动抑制等功能。