基本信息

• 需求名称：

  R-0060工业机器人高精度控制器（系统）的研发

• 需求分类：

  其他

• 信息来源：

  芯成果

• 联系人：

  范老师

• 联系方式：

  fanxiaoxiao@nicu.cn

技术简介

• 需求概况：

  重点描述企业需要解决的问题及主要技术指标、配套条件：

  一、需解决的主要技术问题：

  1.工业机器人高精度控制器（系统）的研发
  

  2.技术需求提出背景及技术应用领域机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

  3.技术难点

  • ①开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器（RC），运动控制器（MC），光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。

    ②模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。

    ③机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。

    ④网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上机位的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

  主要技术经济指标

  性能主要包含以下参数：

  ①重复定位精度：指机器人在多次执行同一任务时的精度和稳定性，通常以毫米为单位。例如，某机器人的重复定位精度为±0.05mm。

  ②负载能力：指机器人可以承受的最大负荷重量，通常以千克为单位。例如，某机器人的负载能力为100千克。

  ③工作半径：指机器人臂能够在三维空间内移动的范围。通常以毫米或米为单位。例如，某机器人的工作半径为2000毫米。

  ④自由度：指机器人臂的关节数目和可控性，一般越多自由度的机器人越灵活。例如，某机器人具有6个自由度。

  ⑤运动速度：指机器人臂在各个轴向上的最大运动速度，通常以毫米/秒或米/秒为单位。例如，某机器人的最大运动速度为500毫米/秒。

  ⑥加速度：指机器人在不同速度下的加速度变化情况，以确保机器人的高效稳定运行。例如，某机器人在200毫米/秒速度下的加速度为5m/s²。

  举例来说，在一个装配生产线上，需要测试机器人在不同负载情况下的重复定位精度和稳定性。例如，当机器人臂承载50千克物品时，机器人的重复定位精度应该能够达到±0.05mm，且不会出现明显的抖动或摇晃。如果经过测试发现机器人无法满足要求，则需要对机器人的机械结构、驱动系统等进行优化和改进，以达到预期目标。

  控制系统的技术参数如下：

  ①控制精度：机器人控制系统可以提供高达±0.02毫米的控制精度，可以确保机器人在执行任何任务时的稳定性和精确性。

  ②控制速度：机器人控制系统具有高响应速度，可以在极短的时间内对机器人进行控制，并支持多种较快的运动模式，以满足不同应用场景的需求。

  ③稳定性：机器人控制系统非常稳定，可以自适应调整控制参数以适应不同负载条件下的机器人运动，并可进行实时监测和反馈，防止机器人因过载或位置偏移而损坏。

  ④实时性：机器人控制系统采用高速、高精度的数字信号处理器（DSP）和大容量存储器，可以实现实时控制，确保机器人能够及时响应用户的指令。

  ⑤可编程性：机器人控制系统可使用基于PC的编程界面，配备丰富的库函数、仿真模块和离线编程工具，为用户提供了友好的编程环境和强大的编程功能。

  ⑥灵活性：机器人控制系统可以通过多种通信方式与其他设备进行连接，如以太网、无线网络、CAN总线和数字输入/输出等，支持多种通信协议，如TCP/IP、Modbus和Devicenet等。

  ⑦可靠性：机器人控制系统具有高可靠性，采用先进的故障诊断技术和自适应控制算法，能够自动检测和排除故障，并确保机器人长期稳定运行。

  其他

  ①自由度(轴数)

  自由度(Degree of Freedom，DOF)，又称坐标轴数或轴数，指机器人执行机构运动所需要的独立坐标数(关节数量或电机轴数量)。手指工具的自由度一般不包括在内。自由度越高，机器人的灵活性越高，但控制要求越复杂，它是衡量机器人适应性和灵活性的重要指标。

  ②额定负载

  额定负载，是指工业机器人在工作范围内的任何位置上，机械部分可以承受的最大质量，一般以KG(公斤)为单位。表示机器人的承载能力。实际负载大小与运行速度和加速度有关，为了安全起见，这一技术指标是以高速时的负载能力为准。

  ③动作范围

  动作范围，也叫工作空间(Working Space)，指机器人手腕参考点或末端执行器安装点(不包括末端执行器)所能到达的所有空间区域。有时也以机器人在X\Y方向的最大工作半径作为动作范围标准。

  ④定位精度与重复精度

  定位精度(Positioning Accuracy)指机器人到达定点的精确程度。重复精度是指在相同的位置指令下，机器人连续重复若干次动作，其位置的偏差分散情况的最大值。

  
  

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