項目·AUDI Q5 ABB噴涂機器人的系統設計和測試
我國在機器人技術方面的研究起步較晚對工業(yè)機器人控制器的研究比國外落后很多。目前國內對控制器體系結構方面的研究非常少，而對機器人控制算法和控制策略的研究比較多。近幾年來隨著企業(yè)和研究單位的大量投入國內在運動控制卡技術方面取得了不錯的發(fā)展。目前已經有比較成熟的運動控制卡產品如固高公司。由于工業(yè)機器人技術上的某些關鍵技術，如諧波減速器，伺服電機等技術比較落后，使得國內工業(yè)機器人控制系統沒有得到廣泛的應用。相信隨著國內機器人關鍵零部件設計制造水平的提升，國產的工業(yè)機器人控制系統將會得到廣闊的用武之地。
系統總體方案設計
1. 控制系統的功能需求
噴涂機器人整體功能的實現很大程度上都依賴于控制系統的功能。噴涂機器人控制
系統應具備的具體功能有：
(1) 控制機器人各關節(jié)的啟動/停止，正轉/反轉，噴槍閥的打開/關閉，讓機器人的
各個轉動關節(jié)協調地工作。
(2) 能對機器人末端噴槍的行走速度進行調節(jié)，有幾種速度可選。采取一定的措
施保證運動速度的穩(wěn)定性。
(3) 對噴涂機器人的供電進行控制，注意供電安全，制動器需加單獨的供電控制
(方便安裝調試)，在而板.上顯示電源供電狀態(tài)。
(4) 選用合適的編碼器，采集各關節(jié)的轉動角度信號，當采集到的轉動速度超過
設定的*大速度時，做停機處理并給出警告信號，以防事故的發(fā)生。
(5) 為了節(jié)約成本使用了增量式編碼器，因此每次上電啟動后，系統都需要進行
自動尋找零點。
能讓用戶方便地了解
(6) 通過LCD 觸摸屏來提供用戶操作接口(按鍵和顯示)，
系統狀態(tài)和設定噴涂機器人的工作方式。
(7) 為了防止控制系統出現故障時致使機構損壞，需在機械限位前加光電限位開
關，當檢測到異常信號后，做停機處理并給出警告信號，以防事故的發(fā)生。
2 .控制系統的安全需求
控制系統的安全功能設計包括工作空間限制，緊急停止,使能開關以及防爆措施四
個功能。下而分別做一下簡單介紹。
(1) 工作空間限制: 機器人的設計允許在三個主要軸上安裝用于工作空間限制的
機械停止附件，除此之外，使能軟限位可以限制所有軸的運動范圍。
(2) 緊急停止: 急停按鈕安裝在機器人的控制而板上，在程序進行和操作當中同
樣可以使用。當在測試模式下按下緊急停止鍵時，緊急停止功能會立即斷開驅動器。制
動器斷電并保持制動。在自動模式下，緊急停止功能將通過斷開驅動器的電源達到迅速
停止的目的，一旦機器人處于停止狀態(tài)，驅動器便會斷開連接。
(3) 使能開關: 控制而板設有幾處使能開關,通過使能開關可以安全啟動機器人
運動，也可以使危險運動安全停止并分離驅動。
3. 控制系統的總體結構
從噴涂機器人控制系統需實現的功能可以看出，該系統應具有前向通道(傳感器)、
后向通道(電機及噴槍閥等的控制) 和數據運算處理部分(決定控制時機和方式) 及人
機界面，是一個閉環(huán)控制系統。由于PC104 嵌入式系統的運算處理功能強，可靠性高,
體積小，適用于各種開發(fā)平臺，調試方便，且成本低，所以優(yōu)先考慮用PC104 嵌入式
系統來實現該噴涂機器人控制系統
以PC104 嵌入式系統為中心，該控制系統的控制過程如下:
啟動一自動尋找零點一設定編碼器零位一設定工作模式一邏輯運算處理一控制和
狀態(tài)信號輸出一編碼器輸出信號一反饋控制。這樣，整個控制系統就可以劃分為PC104
嵌入式系統、執(zhí)行機構驅動電路、傳感器、電源和控制而板幾部分，控制系統的總體結
構圖如圖所示。
4. 控制系統的人機交互設計
控制系統的人機交互部件分為兩部分: 控制面板和LCD 觸摸屏�？刂贫逵糜谕�
成噴涂機器人的啟動、停止控制、系統工作狀態(tài)指示等。LCD 觸摸屏可以用于完成噴
涂機器人示教、各關節(jié)運動參數的輸入、系統工作方式設定、手動操作和自動操作、數
據的保存和讀取等。由于工廠作業(yè)環(huán)境較為復雜，控制而板應被設計成密封形式。
而板中各按鍵的功能定義如下:
(1)“啟動”: 按下后給噴涂機器人的各控制部件供電，并點亮供電指示燈。
(2)“停止”: 按下則關閉噴涂機器人的各控制部件電源，此時噴涂機器人將在失
電制動器的作用下立即停止。
(3)“緊急制動”: 正常情況下一般使用“停止”按鍵斷開噴涂機器人的電源。但
是，當噴涂機器人工作異常的情況下，可以使用“緊急制動”快速斷電，此時噴涂機器
人將在失電制動器的作用下立即停止。而且，當此按鍵被按下鎖死時，按“啟動”按鍵
是無法啟動的，必須先將“緊急制動”彈起后，才能再次啟動。
而板中的各指示燈的功能定義如下:
(1)“電源指示燈”: 噴涂機器人接通電源時亮，切斷電源時熄滅。
(2)“故障燈”: 當噴涂機器人工作異常時，故障燈亮，清除故障后，故障燈熄滅。
此外，除了面板上的指示燈外，在LCD 觸摸屏上的某些操作界而上也有一些軟件虛擬指示狀態(tài)燈。
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