一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括上位控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分和閉環(huán)反饋部分；所述上位控制部分包括PC機(jī)和機(jī)器人控制器；所述驅(qū)動(dòng)部分包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)；所述執(zhí)行部分包括各軸關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器；所述閉環(huán)反饋部分包括位置檢測裝置和高速計(jì)數(shù)器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)中采用全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制，能獲得較高的定位精度和較好的穩(wěn)定性。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動(dòng)器來完成，無需增加上位控制器的負(fù)擔(dān)，便于在機(jī)器人的應(yīng)用中推廣。同時(shí)利用梯形圖方式的機(jī)器人編程實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)高速、高精度的控制。
【專利說明】一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人控制系統(tǒng)是一種典型的多軸實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于交流伺服控制系統(tǒng)的定位精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，使其廣泛應(yīng)用于機(jī)器人控制領(lǐng)域。另外，機(jī)器人中所廣泛使用的開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，使其在機(jī)械傳動(dòng)上存在較大的間隙(如齒輪間隙、絲杠間隙等)，誤差較大，控制精度較低，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括上位控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分和閉環(huán)反饋部分；所述上位控制部分包括PC機(jī)和機(jī)器人控制器；所述驅(qū)動(dòng)部分包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)；所述執(zhí)行部分包括各軸關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器；所述閉環(huán)反饋部分包括位置檢測裝置和高速計(jì)數(shù)器；其中，所述PC機(jī)的輸出端連接運(yùn)動(dòng)控制器，所述機(jī)器人控制器的輸出端連接伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出端通過編碼器連接伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服電機(jī)的輸出端連接機(jī)器人的各軸關(guān)節(jié)，所述各軸關(guān)節(jié)的輸出端連接末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器依次通過位置檢測裝置和高速計(jì)數(shù)器連接機(jī)器人控制器。
[0005]進(jìn)一步的，所述伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)系統(tǒng)，其包括位置環(huán)反饋和速度環(huán)反饋。
[0006]進(jìn)一步的，所述位置環(huán)反饋為外環(huán)反饋，其通過位置檢測裝置將各軸關(guān)節(jié)的位置實(shí)時(shí)反饋給機(jī)器人控制器。
[0007]進(jìn)一步的，所述的速度環(huán)反饋為內(nèi)環(huán)反饋，其通過編碼器將各軸關(guān)節(jié)的速度實(shí)時(shí)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)中采用全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制，能獲得較高的定位精度和較好的穩(wěn)定性。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動(dòng)器來完成，無需增加上位控制器的負(fù)擔(dān)，便于在機(jī)器人的應(yīng)用中推廣。同時(shí)利用梯形圖方式的機(jī)器人編程實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)高速、高精度的控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的機(jī)器人開發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型的機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型的機(jī)器人全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0012]圖1、圖2所述，涉及一種機(jī)器人編程控制方法，包括如下步驟:1)在開發(fā)界面I的程序編輯器中以梯形圖編程方式對(duì)機(jī)器人3的所有操作指令進(jìn)行編輯，該操作指令用于控制機(jī)器人3的運(yùn)動(dòng)過程和姿態(tài)；2)通過編譯模塊將上述梯形圖編程方式設(shè)計(jì)的所述操作指令生成機(jī)器人控制器2能夠執(zhí)行的指令代碼；3)將上述指令代碼發(fā)送給機(jī)器人控制器中的伺服驅(qū)動(dòng)模塊，從而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)機(jī)器人3完成空間的所有動(dòng)作。其中，步驟I)中的所述開發(fā)界面I中還包括調(diào)試軟件，所述調(diào)試軟件將調(diào)試命令通過所述機(jī)器人控制器2中的調(diào)試服務(wù)軟件發(fā)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)再通過所述調(diào)試服務(wù)軟件將變量數(shù)據(jù)和執(zhí)行情況反饋給所述調(diào)試軟件。步驟I)中的所述開發(fā)界面I包括PC端或觸摸屏端或示教器端或平板端。步驟2)中的所述機(jī)器人控制器2所執(zhí)行的指令代碼包括:機(jī)器人CPU中的機(jī)器碼和中間代碼。所述指令代碼的執(zhí)行方式至少有掃描執(zhí)行和順序執(zhí)行其中之一。
[0013]其中的，開發(fā)界面1，用于機(jī)器人編程，包括:菜單欄、工具欄、調(diào)試欄、工程蘭/指令欄、編輯欄、調(diào)試欄、信息欄、狀態(tài)欄等。其中所述工具欄包括上載、下載、運(yùn)行等常用操作；所述調(diào)試欄顯示程序的調(diào)試信息，包括流程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控等環(huán)節(jié)；所述工程蘭/指令欄顯示工程目錄和指令列表；所述編輯欄進(jìn)行程序的編寫及修改。
[0014]機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制流程如下:機(jī)器人靜止在原點(diǎn)時(shí)(采用右手系空間坐標(biāo)系)，收到啟動(dòng)指令(RBON)，則電機(jī)啟動(dòng)，松抱閘，保持在原位置；若進(jìn)一步收到運(yùn)動(dòng)指令(MOV)，指明運(yùn)動(dòng)路徑(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多點(diǎn)軌跡運(yùn)動(dòng))，運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置。運(yùn)行過程中收到停止指令(STOP)時(shí)(急停或減速停止)，機(jī)器人停止在當(dāng)前運(yùn)行位置；再次收到繼續(xù)運(yùn)行指令(RBGOON)時(shí)，機(jī)器人就繼續(xù)執(zhí)行未完成運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置；或是收到新的運(yùn)動(dòng)指令(MOV)，運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置。其中，機(jī)器人在整個(gè)運(yùn)動(dòng)或靜止過程中，將不斷掃描程序的執(zhí)行位置，當(dāng)程序執(zhí)行到順序功能塊后，將順序執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令。
[0015]圖3所述，涉及本實(shí)用新型所采用的全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括四個(gè)部分:上位控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分和閉環(huán)反饋部分；其中，所述上位控制部分為PC機(jī)4 (或者觸摸屏或者平板端)和機(jī)器人控制器5 ;所述驅(qū)動(dòng)部分為伺服驅(qū)動(dòng)器6和伺服電機(jī)7 ;所述執(zhí)行部分為各軸關(guān)節(jié)8和末端執(zhí)行器9 ;所述閉環(huán)反饋部分由位置檢測裝置10和高速計(jì)數(shù)器11來實(shí)現(xiàn)。
[0016]其中，PC機(jī)4的輸出端連接機(jī)器人控制器5，機(jī)器人控制器5的輸出端連接伺服驅(qū)動(dòng)器6，伺服驅(qū)動(dòng)器6的輸出端連接伺服電機(jī)7，伺服電機(jī)7的輸出端連接機(jī)器人的各軸關(guān)節(jié)8，各軸關(guān)節(jié)8的輸出端連接末端執(zhí)行器9，所述末端執(zhí)行器9依次通過位置檢測裝置11和高速計(jì)數(shù)器12連接到機(jī)器人控制器5的輸入端上。其中，所述伺服驅(qū)動(dòng)器6與所述伺服電機(jī)7之間還設(shè)置有編碼器12。所述伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)系統(tǒng)，其包括位置環(huán)反饋和速度環(huán)反饋。所述位置環(huán)反饋為外環(huán)反饋，其通過位置檢測裝置10將各軸關(guān)節(jié)8的位置實(shí)時(shí)反饋給機(jī)器人控制器5。所述的速度環(huán)反饋為內(nèi)環(huán)反饋，其通過編碼器12將各軸關(guān)節(jié)8的速度實(shí)時(shí)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器6。
[0017]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括上位控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行部分和閉環(huán)反饋部分；其特征在于，所述上位控制部分包括PC機(jī)和機(jī)器人控制器；所述驅(qū)動(dòng)部分包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)；所述執(zhí)行部分包括各軸關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器；所述閉環(huán)反饋部分包括位置檢測裝置和高速計(jì)數(shù)器；其中，所述PC機(jī)的輸出端連接運(yùn)動(dòng)控制器，所述機(jī)器人控制器的輸出端連接伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出端通過編碼器連接伺服驅(qū)動(dòng)器，所述伺服電機(jī)的輸出端連接機(jī)器人的各軸關(guān)節(jié)，所述各軸關(guān)節(jié)的輸出端連接末端執(zhí)行器，所述末端執(zhí)行器依次通過位置檢測裝置和高速計(jì)數(shù)器連接機(jī)器人控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)系統(tǒng)，其包括位置環(huán)反饋和速度環(huán)反饋。
3.如權(quán)利要求2所述的一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述位置環(huán)反饋為外環(huán)反饋，其通過位置檢測裝置將各軸關(guān)節(jié)的位置實(shí)時(shí)反饋給機(jī)器人控制器。
4.如權(quán)利要求2所述的一種全閉環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的速度環(huán)反饋為內(nèi)環(huán)反饋，其通過編碼器將各軸關(guān)節(jié)的速度實(shí)時(shí)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器。
【文檔編號(hào)】B25J9/16GK203449314SQ201320470650
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】李新, 鄒駿宇, 吉峰 申請人:無錫信捷電氣股份有限公司