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PRJ-Z型喷浆机器人的研制与开发 |
控制系统的设计主要包括计算机系统、伺服放大器、电源、操作器、系统抗恶劣环境等方面。计算机控制系统采用二级分布式控制， 即由规划级(上位机)、CAN 总线和直接控制级(多个下位机) 组成分布式控制系统， 见图2。
规划级的任务是接收示教盒发出的示教数据和控制指令， 接收直接控制级的各种信息， 进行工作环境的识别， 从而完成运动轨迹的规划和生成运动轨迹的控制指令， 指示控制级完成指令规定的运动。
直接控制级是直接面对被控对象的， 喷浆机器人共有6 个自由度， 每个自由度都有自己的相对独立的控制器。它由控制器、功率放大器、I/O驱动电路组成。其任务是接收规划级发来的指令，完成规划级规定的运动控制；接收相关自由度的传感器信息并进行预处理， 然后送规划级， 以便进行下一轮的运动轨迹规划；完成对控制器、伺服放大器等的故障诊断， 并把诊断结果送规划级， 以便做出相应处理。
控制器是伺服控制系统的关键部件， 其核心由In tel80c196KC 单片微机系统及CAN 控制器构成。为了满足控制性和可靠性的要求， CAN 控制器与其接口之间采用了隔离措施， 反馈元件选用了高可靠性、高精度和长寿命的旋转变压器及数字转换器XSZ。控制器的控制量输出采用精度高的高速输出HSO 来获得PWM 输出， 经光电隔离后， 再经有源滤波器获得直流控制电压送往伺服放大器。
2. 3恶劣环境下的可靠性设计
可靠性问题是工程化机器人的最关键问题之一， 也是我国机器人产品普遍存在的弱点和难点，恶劣环境下的机器人可靠性问题则更难[ 5 ]。就整机而言， 最易出问题的是电控系统， 其次是液压系统。
2. 3. 1电控系统的可靠性设计
为了获得喷浆机器人的高可靠性， 采用了高可靠的元器件、容错技术、三防技术、电磁兼容技术、抗干扰技术和防爆技术。
(1) 为了解决控制系统的可靠性问题， 对规划级和控制级分别作了冗余配置， 实现了容错设计，它们的结构示意图见图3 和图4。
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