I.ロボット制御システムの概念
ロボット制御システムは、制御対象、制御オブジェクト、および制御媒体で構成される独自の目標と機能を備えた管理システムです。制御システムは、マシン、メカニズム、またはその他のデバイス内の関心または変更可能な数量を、希望する方法で維持および変更できることを意味します。制御システムも実装されて、制御されたオブジェクトを所定の希望の状態にします。制御システムにより、制御されたオブジェクトが特定の望ましい安定状態になる傾向があります。
ii。ロボット制御システムの機能要件
1、メモリ関数：操作の順序、移動パス、移動モード、移動速度、および生産プロセスに関連する情報を保存します。
2、教育機能：オフラインプログラミング、オンライン教育、間接的な教育。オンラインデモンストレーションには、2種類のデモボックスとガイドデモンストレーションが含まれています。
3、周辺機器との接触関数：入力および出力インターフェイス、通信インターフェイス、ネットワークインターフェイス、同期インターフェイス。
4、座標設定関数：ジョイント、絶対、ツール、ユーザー定義の4種類の座標系。
5、ヒューマンマシンインターフェース：デモンストレーションボックス、操作パネル、ディスプレイ。
6、センサーインターフェイス：位置検出、視覚、タッチ、フォースなど。
7、位置サーボ機能：ロボット多軸リンケージ、モーション制御、速度および加速制御、動的補償。
8、障害診断と安全保護機能：障害状態での操作中のシステムステータス監視、安全保護、障害自己診断。
III、ロボット制御システムの主なタイプ
制御システムのタスクは、ロボットのアクチュエーターを制御して、ロボットの操作指導プログラムに従って動きと機能を完了することと、センサーフィードバックから返された信号です。ロボットに情報フィードバック特性がない場合、それはオープンループ制御システムです。情報フィードバック特性がある場合、閉ループ制御システムです。
制御原則に従って、プログラム制御システム、適応制御システム、人工知能制御システムに分けることができます。
制御の動きの形式に応じて、ポイントコントロールと軌道制御に分割できます。
IV、産業用ロボット制御システムの構成
1、コントロールコンピューター：制御システムの派遣および指揮センター。
2、ティーチングボックス：ロボットの軌跡とパラメーターの設定、および独自の独立したCPUとストレージユニットを備えたすべてのヒューマンコンピューターインタラクション操作、および情報相互作用を実現するためのメインコンピューターへのメインコンピューター。
3、操作パネル：さまざまな操作ボタンとステータスインジケータライトで構成され、基本的な関数操作のみを達成します。
4、ハードディスクおよびフロッピーディスクストレージ：ロボットの作業プログラムを保存するための周辺メモリ。
5、デジタルおよびアナログ入力と出力：さまざまな状態および制御コマンド入力または出力。
6、プリンターインターフェイス：さまざまな情報を出力する必要性を記録します。
7、センサーインターフェイス：情報を自動検出して、ロボットのスムーズな制御を実現するために、一般的には力、タッチ、視覚センサーのために。
8、軸コントローラー：ロボットジョイントの位置、速度、加速制御を完了します。
9、補助機器制御：手爪のバリエーターなどの補助機器の制御を備えたロボットとともに使用。
10通信インターフェイス：ロボットおよびその他の機器情報交換、一般的にシリアルインターフェイス、並列インターフェイスなどを実現します。
11、ネットワークインターフェイス
（1）イーサネットインターフェイス：イーサネットを介して複数または単一のロボット直接PC通信を達成するために、最大10mbit / sのデータ転送レートは、アプリケーションプログラミングのためのWindowsライブラリ機能、TCP / IPのサポートを使用してPCに直接存在する可能性がありますイーサネットインターフェイスを介した通信プロトコルには、各ロボットコントローラーにデータとプログラムがロードされます。
（2）FieldBusインターフェイス：Devicenet、Abremotei/O、Interbus-S、Profibus-DP、M-Netなど、さまざまな人気のあるFieldbus仕様のサポート。
V.ロボット制御システム構造
集中制御システム
1つのコンピューター、シンプルな構造、低コストですが、リアルタイムが低く、拡張が困難で、すべての制御機能を実現します。
PCベースの集中制御システムは、PCリソースのオープン性を最大限に活用し、優れたオープン性を実現できます。さまざまなコントロールカード、センサーデバイスなどを、標準のPCIスロットまたは標準シリアルポート、パラレルポート。
集中制御システムの利点は、ハードウェアコストの削減、情報の収集と分析の簡単、システムの最適な制御、より良い整合性と調整、PCベースのシステムハードウェア拡張の方が便利です。
欠点も明らかです。システム制御の柔軟性の欠如、制御ハザードは、失敗が発生すると、広範囲の深刻な結果への影響を容易に一元化します。ロボットのリアルタイム要件が高いため、システムが多数のデータ計算を実行すると、システムがリアルタイムで削減されます。マルチタスクに対するシステムの応答性は、システムの実在と矛盾します。時間;さらに、システムは複雑さに接続し、システムの信頼性を低下させます。
マスター奴隷制御モード
マスターとスレーブプロセッサは、システムのすべての制御機能を実現するために使用されます。マスターCPUは、管理、座標変換、軌道の生成、システムの自己診断などを実現します。奴隷CPUは、すべてのジョイントのモーションコントロールを実現します。図に示すように、その構成ブロック図。
マスタースレーブ制御モードシステムリアルタイムの方が優れており、高精度、高速制御に適していますが、そのシステムのスケーラビリティは低く、メンテナンスの困難です。
分散型制御モード
システムの性質とシステム制御がいくつかのモジュールに分割される方法に応じて、各モジュールには異なる制御タスクと制御戦略があり、モード間の関係はマスタースレーブ以下の場合があります。このリアルタイムの方法は、高速、高精度制御、拡張が簡単で、インテリジェントな制御を実現するのが簡単で、簡単に実現できます。現在の一般的な方法です。
主なアイデアは、「分散型制御、集中管理」、つまり、全体的な目的とタスクのシステムを、調整と分布を統合することができます。 、論理的および物理的側面は分散化されているため、集中制御システムまたは分散型制御システムとしても知られています。
この構造では、サブシステムはコントローラーとさまざまな制御オブジェクトまたはデバイスで構成されており、サブシステムはネットワークなどを通じて相互に通信します。分散制御構造は、オープン、リアルタイム、正確なロボット制御システムを提供します。分散システムでは、2つのレベルの制御がよく使用されます。
2レベルの分散制御システム
通常、上部マシン、下部マシン、ネットワークで構成されています。アッパーマシンは、さまざまな軌道計画および制御アルゴリズムを実行できますが、下のマシンは補間区域と制御の最適化の研究と実装を実行します。上部および下部のマシンは、通信バスを介して互いに連携して動作します。ここでは、RS {-232、rs -485、eee -488、およびUSBバスの形式になります。
現在、イーサネットとフィールドバステクノロジーの開発は、ロボットに高速で安定した効果的なコミュニケーションサービスを提供しています。特に、双方向マルチノードデジタル通信の実現の間の測定および制御機器のマイクロコンポーター化において、生産サイトに適用されるFieldbusは、新しいタイプのネットワーク統合された完全に分散した制御システム - フィールドバス制御システムを形成します。
分散制御システムの利点は次のとおりです。システムの柔軟性、制御システムのリスクの低下、システム機能の並列実行を助長するマルチプロセッサの分散制御の使用は、システムの処理効率を改善し、短縮応答時間。
ロボット制御システムの分類
1、プログラム制御システム：制御役割の特定の規則性を課す自由度ごとに、ロボットは必要な空間軌道を実現できます。
2、適応制御システム：外部条件が変化するとき、必要な品質を確保するため、またはそれ自体で経験の蓄積により制御の品質を改善するために、プロセスはオペレーティングマシンの状態に基づいていますサーボエラーの観察、そしてエラーが消えるまで、非線形モデルのパラメーターを調整します。このようなシステムの構造とパラメーターは、時間と条件とともに自動的に変更できます。
3、人工知能システム：事前にモーションプログラムを準備することは不可能ですが、動き中に周囲の状態に関する取得した情報に従って、コントロールの役割をリアルタイムで決定する必要があります。
4、ポイントベースの制御システム：ロボットは、エンドエフェクターの位置を正確に制御するために必要であり、パスとは何の関係もありません。
5、連続軌跡制御システム：軌道と速度に応じてロボットを移動する必要があります。
6。制御バス：国際標準バス制御システム。 VME、Multi-Bus、STD-BUS、PC-BUSなどの制御システム制御バスとしてInternational Standard Busを使用します。
7、カスタマイズされたバス制御システム：メーカーは、バスの独自の使用を制御システムバスとして定義しています。
8、プログラミング方法：物理設定プログラミングシステム。オペレーターによる固定制限スイッチを設定して、開始と停止のプログラム操作を実現します。これは、単純なピックアップと配置操作にのみ使用できます。
9、オンラインプログラミング：直接教育シミュレーションの教育や教育ボックスの教育など、情報メモリプロセスプログラミング方法の運用を完了するための人間の教育を通じて。
10、オフラインプログラミング：ロボット直接教育の実際の運用ではなく、実際の操作環境から離れて、高度なロボット工学、プログラミング言語、ロボットの動作軌跡のリモートオフライン生成を通じて、教育プログラム。