什么是运动控制？工业机器人的运动控制架构分析

什么是运动控制？

运动控制（MC）是自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置或速度。运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制（GMC）。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。

特点    

一个运动控制系统的基本架构组成包括：

一个 运动控制器用以生成轨迹点（期望输出）和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。

一个驱动或放大器用以将来自运动控制器的 控制信号（通常是速度或扭矩信号）转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。

一个执行器如液压泵、气缸、线性执行机或电机用以输出运动。

一个反馈传感器如 光电编码器，旋转变压器或 霍尔效应设备等用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。

众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、 联轴器以及线性和旋转轴承。

通常，一个运动控制系统的功能包括：

速度控制

点位控制（点到点）。有很多方法可以计算出一个运动轨迹，它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线，梯形速度曲线或者S型速度曲线。

电子齿轮（或 电子凸轮）。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是，一个系统包含两个转盘，它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些，它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的，但必须是一个函数关系。

 

系统组成

1、运动控制器：用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。

运动控制器主要分为三类，分别是PC-based、专用控制器、PLC。其中PC-based运动控制器在电子、EMS等行业被广泛应用;专用控制器的代表行业是风电、光伏、机器人、成型机械等等;PLC则在橡胶、汽车、冶金等行业备受青睐。

2、驱动或放大器：用以将来自运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。

3、执行器：如液压泵、气缸、线性执行机或电机，用以输出运动。

4、反馈传感器：如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等，用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

 

行业浅析

 

工业机器人的运动控制是包含了力学，机械，自动化控制在内的诸多只是技术的交杂融合，在工业机器人的运动控制上的避障控制更多的是针对工业机器人在实际生产当中的运用，也是对整个工业背景下技术的学习应用，锻炼在真实的工业生产中如何进行对所学知识的应变利用能力，考察综合素养下对于知识的全面把握能力。如今人们更加看重的是创新能力，逻辑能力，而不是一成不变，看山是山的单一眼光和思考方式。但是众多的学习都面临着时间上的压力，知识量庞大的压力，对如何高效学习却不得其法的困扰。如何在脑海中建立庞大的信息网络，随时调出所需知识点就成为了技术人员学习课程的重点，而且它的最大作用是能够把所有的内容进行归纳总结，呈现出一个结构分明的知识网络，增强技术人员的逻辑感，和对于工业知识的全面把握。在面对机电一体化问题时说不定在基础条件的获得上就掺杂了空间坐标建立知识，在面对电路模板的建立中说不定也运动力学知识，面对问题能分析出所考的知识点，并且对这些对每个知识点都能熟练应用的能力，其实才是技术人员在学习当中最需要的东西，也是最大的挑战。同时也要重视专业技能二次学习的机会，人才的提升也就是整个团队的进步，不断的进修学习也是一个融合新理念的过程，等具体作用到工业机器人避障控制活动中又是一个更新发展的动力。

由于工业机器人的设计师根据需求的不同进行有区别的内部构造设计，关于工业机器人的运动循迹也是有目的设计，是关于工业机器人的运动控制的重要部分。在这样的运动循迹设计上大多数是利用红外线探测法来进行外部的运轨迹的运动。红外线探测法主要也是基于不同物体颜色反射的性质的不同作为特性原理，这主要也是利用车体向外部释放红外线光，经过光的折射之后在观察被吸收的光，根据吸收到的光来分析外部的状况。同时也要考虑到实际上红外线探测器的作用范围不大，受制于运动范围距离。这也就要求传感器的安装数量和运行状态，在速度的搭配上要进行科学合理设置。同时对工业机器人的运动循迹实验活动步骤进行仔细的规划，安排技术人员提前进行实验步骤地学习了解，保证实验的安全性，切勿出现意外，所以一定要在保证技术人员们的安全性下浦开展实验活动，切勿顾此失彼，产生意想不到的结果。力图达到工业机器人运动控制的最佳效果。

编辑：黄飞