MATLAB+DSP机器人焊接系统的软件系统开发(3)
1.2 国内外焊接机器人的现状及发展前景
1.3 本文主要研究内容
焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机,具有三个或更多可编程的轴;并且有提高劳动生产率,改善工人劳动强度和工作环境,降低对工人操作技术的要求等特点,广泛应用于工业自动化领域。
机器人焊接系统的软件系统开发.采用一套控制系统控制一台机器人本体，可以最多扩展到三个外部轴。使其具备以下功能：
（1） 运动控制：运动控制包括：机器人本体的运动控制，外部轴协调运动控制；周边作业装置控制；
（2） 焊接参数控制： 焊接电源的电压控制、焊接电流控制；多方式起弧、收弧控制；焊接参数的自动提示功能。
（3） 控制装置的主要功能如下：示教方式：示教盒编程示教；控制方式：点位运动控制，轨迹运动控制； 坐标控制：关节、直角/圆柱、工具、工件坐标系，用户坐标系； 用户程序编辑：具有编辑、插入、修正、删除功能； 速度控制：直线、圆弧设定及等速控制； 焊接条件设定：直接数字设定； 摆弧方式及摆弧参数设定；
（4） 具有PLC控制功能；
（5） 控制系统具有位置软、硬超限，焊枪碰撞，门开关，过流，过压，欠压，内部过热，控制异常，伺服异常，外设异常等故障的自诊断，显示和报警功能。
本课题的重点是对焊接机器人的伺服控制系统的研究，主要有以下几个方面：
（1） 焊接机器人伺服控制系统的研究。
（2） 基于PID的伺服控制系统研究。
（3） 焊接机器人伺服控制系统软件设计。研究伺服控制系统软件的设计方法,包括控制系统中主程序的设计、捕捉中断服务程序的设计,Tl周期中断服务程序的设计、CAN接收中断服务程序的设计和CAN总线传输错误中断服务程序的设计等。此外,本课题给出了上位机和下位机的通信接口协议,主要是为方便上位机的开发而设置的。
（4） 焊接机器人系统安装调试及实验分析。在硬件设计和软件设计的基础上,结合KUKA焊接机器人的机械臂,实现焊接机器人系统的安装与调试。研究焊接机器人示教过程,结合本课题所设计的焊接机器人控制系统,使用KUKA焊接机器人机械臂做焊接实验。
第二章 焊接机器人伺服控制系统研究
2.1 伺服控制系统简介
伺服控制系统是一种能对试验装置的机械运动按预定要求进行自动控制的操作系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
衡量伺服控制系统性能的主要指标系统精度、稳定性、响应特性、工作频率四大方面，特别在频带宽度和精度方面。
机电一体化的伺服控制系统的结构,类型繁多,但从自动控制理论的角度来分析,伺服控制系统一般包括控制器,被控对象,执行环节,检测环节,比较环节等五部分。
1、 比较环节
比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号的环节,通常由专门的电路或计算机来实现。
2、 控制器
控制器通常是计算机或PID控制电路,其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理,以控制执行元件按要求动作。