开放式驱控一体化的工业机器人控制器研发

技术应用 | Technique and application开放式驱控一体化的工业机器人 控制器研发黄瑞宁I楼云江I刘越张运强I王政I吕恕2李泽湘“（1哈尔落工业大孕深圳聊究ift.深虬518055 2因高科技有限公司，深圳，518057 3拔华中祛大学那世工程研诚广东东右523808）摘要：本文面向工业机器人应用.创新地提出了开放式骡动控制-体化的运动控制器架构.将常規运动控制器、常规骡动器的 控制模块、匸控机、安全控制卡、示教盒的CPU处理模块冇机集成.形成一个一体化的运动控制器.提岛了开放性，降低成本至原 来的一半.缩灿了用户产品的开发周期,关键词：匸业机器人，骡控一体化0引言作为机器人的“大脑”机器人控制器是影响机器人 性能的关键模块之一y目前，工业机器人所采用的控制 器燥本上都是开发商基于自己的独特结构进行开发的，采 用专用计算机、专用机器人语言、专用操作系统、专用微 处理器，英控制器在机器人系统中是一个黑箱，与其他的 厂家之间并不兼容。随着机器人的广泛应用，不同应用领 域需要机器人控制器能够集成不同的周边设备、多种软件 功能模块及用户知识和工艺持征，而且希望控制器可以在 不同的软皎件平台间进行移植，应用的发展对机器人控制 器提出了开放性的婆求.而非开放式的工业机器人系统架 构在很大程度1：限制了工业机器人的普及应用和发展IT。另外.为使伺服必动系统的设计更加功能化.骡动控 制-体化的发展成为伺服騎动系统的新发展方向，这即是 指集成运动控制器、酬动器控制电路、工控机管理功能、 示教盒的CPI处理及安全控制卡功能为一体的运动控制器, 朋动和控制的集成使两者从设计、制造到运行和维护都更 加紧密地融存到-体町便速度前馈、加速度前馈、低通 滤波等新的控制算法得以实现.并将功率级和模拟控制电 路以及保护等集成起来.产生一种集成功率模块.因此允 许新型控制器以相同其至更小的外形尺寸取代传统的控制 器和骡动器 整个装置结构紧凑、接线减少、可旅性增加、 操作更简易，并且大大降低成本卩呷。因此，开放式骡控一体化工业机器人控制器.在应用 及生产成本上都比目前国外产品具冇优势必须抓住有利 时机，大力、快速推进骡控一体化的运动控制器的研发和 产业化进程，将技术优势转化成为产品优势.推动我国自 主品牌的核心技术产品和机器人成食设备的开发和产业 化。下文将对开放式驱控一体化的工业机器人控制器进 行详细分析。1控制器硬件系统现有的机器人伺服控制系统在硬件架构上由上位机、 运动控制器、驭动放夫器和执行电机组成，上位机负贵整 个系统管理以及运动学计算、轨迹规划毎上位机把规划 指令发送到运动控制器.运动控制器与传感器（一般是位 置传感器）构成位置环和速度环控制回路.而在-般骡动 器内同时也有速度环，同时还冇电流环（或加速度环）， 在驱动器内.控制信号通过功率放大器放大后骡动电机运 转。因此，在运动控制器和骡动器中同时在存控制功能 模块.并且冇重复的速度环回路对于通常的六轴工业机 器人，需要一个运动控制器和六个驱动器.骡动器中的控 制电路是分布式，造成了资源的浪费；同时.这种分布式 的架构.在信号传输上存在着隐患以及在信号传输速率I: 存在瓶颈.限制工业机器人的实时性和快速性。基金项目：国家离技术研究发展汁划（863计划）资助项目（2O1IAAO4A1O3）Robot Technique and Application2013.2 133