《工业机器人技术及应用》 教案 任务六 工业机器人控制系统

《工业机器人技术及应用》教案姓 名 XXXXXXXX教案课程名称：工业机器人技术及应用 授课人：XX课题工业机器人控制系统课时2教学目的与要求（1）了解工业机器人控制器的结构。（2）了解工业机器人控制器的基本功能。（3）了解工业机器人控制器的分类。（4）了解工业机器人控制器的基础操作。教学重点与难点重点：1）掌握机器人控制器的结构、基本功能及分类。2）掌握工业机器人控制柜与工业机器人本体的线路连接。3）掌握机器人控制器的上电开机及手、自动的调节。难点：4）掌握机器人控制柜I/O板的分布。教学方法课堂讲授（PPT授课+小组讨论）主要内容及步骤备注教学过程一、组织教学：组织课堂，介绍本节课程的体系结构，告知学习的基本要求。二、课题导入：工业机器控制器的结构和基础操作；工业机器人控制器的基本功能和分类新课讲授：机器人控制柜I/O板的分布，制器的上电开机及手、自动的调节。与工业机器人本体的线路连接。控制器的结构、基本功能及分类。四、强化巩固利用实际生活中接触的例子加强巩固五、总结拓展1.课堂内容总结 2.布置作业小组讨论授课效果分析总结教学内容课堂互动一、组织教学介绍本门课程的学习内容及知识体系结构，提出课程学习的基本要求，强调本门课程的上课时间、地点。推荐教材：《工业机器人技术及应用》活页式教材二、课题导入我们学习了机器人本体结构以及分类，那么思考：工业机器人的是靠什么来控制的呢？导入：上次课堂上我们学习了工业机器人本体的结构，本次课堂上我们学习工业机器控制系统，为什么可以自己动起来呢？是什么驱使机器人本体能进行控制的呢？新课讲授工业机器人控制系统（如果说工业机器人本体是机器人的“肢体”，那么控制系统则是工业机器人的“大脑”和“心脏”。工业机器人控制系统是根据指令以及传感信息控制工业机器人完成一定动作或作业任务的装置，是决定工业机器人功能和性能的主要因素，也是工业机器人系统中更新和发展最快的部分。（一）工业机器人控制器的结构工业机器人控制器由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、自保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。工业机器人控制器的功能模块包括：（1）计算机模块；（2）电机驱动单元模块；（3）机箱控制模块；（4）分布式输入/输出&通讯模块。（三）工业机器人控制器分类控制器是完成工业机器人控制功能的结构实现。依据控制系统的开放程度，机器人控制可分为3类：封闭型、开放型和混合型。目前应用中的工业机器人控制系统，基本上都是封闭型系统（如日系机器人）或混合型系统（如欧系机器人）。按计算机结构、控制方式和控制算法的处理方法，机器人控制器又可分为集中式控制和分布式控制两种方式。集中式控制器集中式控制器利用一台微型计算机实现系统的全部控制功能，早期机器人常采用这种结构。集中式控制器的优点是硬件成本较低，便于信息的采集和分析，易于实现系统的最优控制，整体性与协调性较好。基于PC的系统硬件扩展较为方便。但其缺点也显而易见：系统控制缺乏灵活性，控制危险容易集中，一旦出现故障，其影响面广，后果严重；由于工业机器人的实时性要求很高，当系统进行大量数据计算时，会降低系统实时性，系统对多任务的响应能力也会与系统的实时性相冲突；此外系统连线复杂，会降低系统的可靠性。2.分布式控制器分布式控制器主要思想是“分散控制，集中管理”，即系统对其总体目标和任务可以进行综合协调和分配，并通过子系统的协调工作来完成控制任务，整个系统在功能、逻辑和物理等方面都是分散的。子系统是由控制器和不同被控对象或设备构成的，各个子系统之间通过网络等进行相互通信。分布式控制结构提供了一个开放、实时、精确的机器人控制系统。分布式系统中常采用两级控制方式，由上位机和下位机组成。上位机负责整个系统管理以及运动学计算、轨迹规划等，下位机由多CPU组成，每个CPU控制一个关节运动。上、下位机通过通信总线（如RS-232、RS-485、以太网等）相互协调工作。分布式控制系统的优点在于系统灵活性好，控制系统的危险性降低，采用多处理器的分散控制，有利于系统功能的并行执行，提高系统的处理效率，缩短响应时间。机器人本体与控制柜之间需要连接三条电缆及连接将标注为XP1的动力电缆插头接入控制柜XS1端口，如图6-2所示。将SMB电缆（直头）接头插入到控制柜XS2端口，如图6-3所示。将示教器电缆（红色）的接头插入到控制柜XS4端口，如图6-4所示。图6-2动力电缆接入控制柜图6-3SMB电缆接入控制柜图6-4示教器电缆接入控制柜（五）工业机器人控制器的基础操作工业机器人控制器上下电开关、急停按钮、手、自动切换，如表6-1所示。机器人状态表6-1工业机器人控制器上的主要开关按钮机器人状态电源总开关电机通电/复位急停开关自动/手动切换1.控制系统上电操作1）旋钮转动到ON位置，控制柜上电启动2）将控制柜上机器人状态钥匙切换到手动限速状态（小手标志）。3）在状态栏中，确认机器人的状态已切换为“手动”如图6-5所示。4）单击左上角主菜单按钮。如图6-6所示。如图6-5 如图6-62.紧急停止后的恢复操作机器人系统在紧急停止后，需要进行以下的操作后才可恢复到正常的状态。1）机器人处于紧急停止状态，如图6-7所示。2）松开急停按钮。3）按下电机通电/复位按钮，4）机器人系统恢复到正常状态，如图6-8所示。图6-7图6-8（六）工业机器人控制器的基本功能机器人控制器是工业机器人的重要组成部分，是工业机器人的神经中枢、大脑。用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下：

记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。

示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。

与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。

人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。

传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。

位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。

故障诊断安全保护功能：