机器人切割系统及其控制系统的解析

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资料介绍

　　本文介绍了基于运动控制卡的机器人智能切割系统的软硬件设计。该机器人具有四个自由度，采用三轴联动的工作方式，第三轴可与选定的两轴的运动轨迹保持正切。实验表明该机器人切割系统工作稳定，满足玻璃切割等行业的加工要求。

　　工业机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备，特别适合于多品种、变批量的柔性生产设备。根据机器人的动作形态，一般可分为下面五类：圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人、直角坐标型机器人、关节型机器人、并联机器人。切割机器人属于直角坐标型的工业机器人，每种类型的切割机器人都对应着特定的加工材料和加工工艺，如国内开发的高压水切割机器人，型钢机器人切割系统等。对于玻璃等脆性材料，由于需要采用带有金刚石的刀具，这就要求刀头的角度必须始终与切割图形的轨迹保持正切，以具有最好的刀印和开片效果，正是基于这样的应用，我们开发了这样的机器人智能切割系统。该机器人模型示意图如图 1 所示：

　　机器人切割系统及其控制系统的解析

　运动控制系统及结构框图：

　　机器人运动控制采用美国GALIL公司的PCI总线的DMC-1842 运动控制卡［1］，该控制卡采用 32 位微处理器，可控制 4 轴，具有多轴直线插补、圆弧插补等功能，为了得到最佳控制效果，GALIL控制卡提供了含有速度、加速度前馈，Notch及低通滤波的PID滤波器补偿功能，所有滤波器参数均可调整，以求伺服系统获得最佳性能。机器人交流伺服驱动系统的工作模式设定为速度模式，以获得最佳的速度响应性能，在所有伺服参数中，速度指令电压幅值VCMS和速度环比例增益Kvp会串联到系统主回路中，对系统性能的影响最大，需要和控制卡的参数联合整定。机器人运动控制系统结构框图如图 2 所示。

机器人切割系统及其控制系统的解析