工业机器人技术基础 课件 6-4认识运动控制器

认识运动控制器1/30一、运动控制器的作用二、运动控制器的分类1.基于PC技术的运动控制器2.基于DSP的运动控制器3.基于ARM的运动控制器4.基于PLC的运动控制器一运动控制器的作用

工业机器人的运动控制器是控制技术与运动系统相结合的产物。在现代电子技术的支持下，它通常以微处理器为核心，综合运动轨迹设计、控制算法分析、运动学正逆解、各运动部件的实时驱动等功能，达到总体运动控制效果。在运动过程中，运动控制器还需对具体的运动速度、加速度、位置误差等进行实时监控，并对相关情况做出及时反应。运动控制器相当于人的大脑，是工业机器人控制系统的主要组成部分，它支配着工业机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予工业机器人的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对伺服驱动系统发出动作命令。为了能快速精确地控制机器各个伺服驱动轴的动作和位置，要求运动控制器能高速地进行复杂的坐标变换运算。2/30二运动控制器的分类

目前，基于不同平台的运动控制器主要有如下几类：1.基于PC技术的运动控制器计算机技术的发展在工业控制领域也同样导致技术面貌的迅速改变。工业控制机，特别是采用PC技术的工业PC的涌现，大大推动和促进了开放式运动控制的发展。基于PC技术的运动控制器多采用如下方案之一构成：还可以分为基于通用微处理器型、基于专用微控制器型等。3/30二运动控制器的分类

2.基于DSP的运动控制器

20世纪90年代以来，数字信号处理技术(DigitalSignalProcessing，简称DSP)在运动控制器中得到广泛的应用。这主要是因为它DSP芯片的高速运算使得很多复杂的控制算法和功能得以实现，而且集成度高，利用控制器本身独特的硬件结构可以实现执行机构快速的硬件位置的快速捕捉功能。基于PC技术的运动控制器多采用如下方案之一构成：还可以分为基于通用国内外很多单位均在机器人技术中研发，大量采用DSP芯片作为运动控制器设计的核心部件，开发出很多性能先进的工业机器人系统。但是，由于DSP技术更新的速度快、数学知识要求多高，开发和调试工具还不完善，所以对于轨迹控制和，多轴联动参数匹配等需通过编制写程序来实现，使用者熟练掌握对工业机器人的控制还比较困难，图示为TI公司TMS320C2000系列芯片。4/30二运动控制器的分类3.基于ARM的运动控制器ARM（AdvancedRISCMachine）是对一类处理器的通称，ARM处理器采用RISC(ReduceInstructionComputer，精简指令集计算机)结构，与传统的CISC(ComplexInstructionComputer，复杂指令集计算机)相比具有以下特点：RISC指令集的种类少，指令格式规范，通常只使用一种或几种格式，并且在字边界对齐；利用流水线和超标量技术，让实现处理器在一个时钟周期可以完成一条或多条指令；几乎所有的指令都使用寄存器寻址方式的简化寻址方式；多数的操作都是寄存器到寄存器的操作，只以简单的Load和Store访问内存。5/30二运动控制器的分类4.基于PLC的运动控制器PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。随着PLC技术的发展，出现了更多功能强大的指令，具备更强的计算能力，特别是运动控制功能指令和在网络通讯方面功能更加强大，命令支持各种运动功能，实现多轴协调控制、高度的集成操作及位置和速度的闭环控制，能够满足高性能工业机器人位置和运动精