基于工控机的机器人伺服控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于工控机的机器人伺服控制系统，包括：工控机，用于根据运行脚本的要求，将机器人的每个动作部位的脚本曲线的位置与实际位置进行比较分析，发出相应的多路动作控制信号；分别与工控机相连的多路伺服装置，其中每一路都控制机器人的一个动作部位，并根据对应的一路动作控制信号驱动机器人的对应动作部位执行相应动作；多个位移传感器，其中每一个都邻近机器人的一个动作部位设置并连接到工控机，用于检测对应的动作部位实际位置，并发送给工控机。本实用新型专利技术通过使用高性能的工控机作为数据运算处理器，以及油缸伺服装置来控制机器人，系统控制精度高、响应速度快、信号处理灵活，可以完成点位控制和连续轨迹控制功能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人自动控制领域，更具体地说，涉及一种基于工控机的机器 人伺服控制系统。
技术介绍
随着社会的发展和科技的进步，人们也越来越关注机器人的发展和应用。机器人 具有广泛的应用前景，如使用工业机器人来完成特殊的生产任务，或者进行机器人表演等。目前传统的机器人大多使用伺服电机或步进电机等电气控制单元来控制其执行 相应的动作。然而，这种控制装置输出力矩小、安装难度大且输出通道有限，不能满足大型 机器人精确控制的要求。因此，如何实现对机器人动作的精确控制是机器人的发展应用中 尚待解决的重要问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有机器人伺服控制系统的上述精确度 低的缺陷，提供一种基于工控机的机器人伺服控制系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种基于工控机的机器人 伺服控制系统，其采用工控机来控制多路伺服装置运行，从而控制机器人的多个动作部位 执行相应动作，同时通过多个位移传感器对动作部位的实际位置进行实时检测，并反馈给 工控机进行处理。本技术提供了一种基于工控机的机器人伺服控制系统，包括工控机，用于根据运行脚本的要求，将机器人的每个动作部位的脚本曲线的位置 与实际位置进行比较分析，发出相应的多路动作控制信号；分别与工控机相连的多路伺服装置，所述多路伺服装置中的每一路都控制机器人 的一个动作部位，并根据对应的一路动作控制信号驱动机器人的对应动作部位执行相应动 作；多个位移传感器，所述多个位移传感器中的每一个都邻近机器人的一个动作部位 设置并连接到工控机，用于检测对应的动作部位实际位置，并发送给工控机。在本技术所述的机器人伺服控制系统中，所述工控机将每个动作部位的脚本 曲线的位置与实际位置进行PID运算后输出相应的多路动作控制信号。在本技术所述的机器人伺服控制系统中，所述工控机还设有模拟量输出卡， 用于将工控机输出的数字的多路动作信号转换为模拟的电压值，以供多路伺服装置使用。在本技术所述的机器人伺服控制系统中，所述工控机还设有模拟量输入卡， 用于将位移传感器输入的动作部位实际位置转换为数字信号，以供工控机使用。在本技术所述的机器人伺服控制系统中，所述多路伺服装置中的每一个都包 括伺服放大器、伺服比例阀、液压源和油缸；其中，所述伺服放大器一端与工控机相连，用 于接收所述动作控制信号的模拟的电压值；所述伺服放大器另一端与伺服比例阀相连，用于根据所述动作控制信号控制伺服比例阀的开口度；所述伺服比例阀设于所述油缸和液压 源之间，通过开口度控制从液压源流入油缸的液压油的流量，从而控制油缸运行的速度。在本技术所述的机器人伺服控制系统中，所述伺服放大器实时检测流过所述 伺服比例阀的液压油的流量，从而修正伺服比例阀的开口度。在本技术所述的机器人伺服控制系统中，所述位移传感器为安装在所述油缸 上的反应油缸运行位置的直线位移传感器。实施本技术的基于工控机的机器人伺服控制系统，具有以下有益效果本实 用新型通过使用高性能的工控机作为数据运算处理器，其响应速度满足机器人多关节同时 动作的要求；同时使用伺服比例阀控制油缸运行，能自动调节伺服比例阀开口度来调节液 压油的流量，使运行曲线响应速度更快。本技术的基于工控机的机器人伺服控制系统 控制精度高、输出功率大、响应速度快、信号处理灵活、结构紧凑、功率质量比大，可以完成 点位控制和连续轨迹控制功能。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中图1是本技术基于工控机的机器人伺服控制系统一较佳实施例的结构示意 图；图2是本技术基于工控机的机器人伺服控制系统中伺服装置一较佳实施例 的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。请参阅图1，为本技术基于工控机的机器人伺服控制系统一较佳实施例的结 构示意图。如图1所示，本技术提供了一种基于工控机的机器人伺服控制系统，用于控 制机器人上多个需要执行相应动作的动作部位，如关节等部位。为了便于描述设动作部位 的个数为N。则该机器人伺服控制系统至少包括工控机10、多路(在本实施例中为N路) 伺服装置20-1至20-N以及多个(在本实施例中也为N个)位移传感器30-1至30-N。位 移传感器与伺服装置的个数相等，且一一对应。其中，工控机10用于根据运行脚本的要求，将机器人的每个动作部位40-1至40-N 的脚本曲线的位置与实际位置进行比较分析，发出相应的多路动作控制信号。所述工控机 10可以对每个动作部位40-1至40-N的脚本曲线的位置和实际位置进行PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)运算后输出相应的多路动作控制信号。多路伺服装置20-1至20-N在此为N路伺服装置，每一个伺服装置都分别与工控 机10相连，所述多路伺服装置20-1至20-N中的每一路都控制机器人的一个动作部位，并 根据对应的一路动作控制信号驱动机器人的对应动作部位执行相应动作；所述多个位移传感器30-1至30-N中的每一个都邻近机器人的一个动作部位设置 并连接到工控机10相连，用于检测对应的动作部位实际位置，并发送给工控机10。由于工控机10处理的都是数字信号，而伺服装置的驱动信号需要为模拟量，因此在工控机处还设有模拟量输出卡11，实现D/A转换。该模拟量输出卡11用于将工控机10 输出的数字的多路动作信号转换为模拟的电压值，以供多路伺服装置20-1至20-N使用。同 样，由于位移传感器30-1至30-N输出的动作部位实际位置的值也是模拟量，因此需要在输 入工控机10之前使用模拟量输入卡12，实现A/D转换，将位移传感器30-1至30-N输入的 动作部位实际位置转换为数字信号，以供工控机10使用。在这里使用的模拟量输出卡11 和模拟量输入卡12皆为多通道的模拟量输入输出卡，最多可以同时控制32路通道，以便于 传送多路动作控制信号。为实现机器人按照工控机10的要求，给定在时间轴上的运行曲线完成一些复杂 的动作，需要闭环控制回路来完成。本技术提供的上述机器人伺服控制系统的各个部 件之间的连接就组成了一个位置环。其工作过程如下首先，由工控机10在时间轴方向根据运行曲线将经运算后的数据，即多路动作控 制信号，通过模拟量输出卡11转换为控制电压。模拟量输出卡11输出了多路控制电压分 别控制多路伺服装置，如第1个伺服装置20-1至第N个伺服装置20-N。此时，第1个伺服 装置20-1驱动第1个动作部位40-1执行相应动作。其它伺服装置也相应控制与之相连的 动作部位执行相应动作。随后，位移传感器检测与之对应的动作部位实际位置，如第1个位移传感器30-1 检测第1个动作部位40-1的实际位置，并将其通过模拟量输入卡12转换为数字信号供工 控机10处理。随后，工控机10根据运行脚本的要求，将机器人的每个动作部位40-1至40-N的 脚本曲线的位置与实际位置进行比较分析，可以经过PID运算，目的是控制动作部位在时 间轴方向与其脚本曲线完全重合。由此，上述过程就形成了一个检测反馈并调整控制的闭环系统，从而做到整体动 作协调的目的。请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工控机的机器人伺服控制系统，其特征在于，包括：用于发出多路动作控制信号的工控机（１０）；分别与工控机（１０）相连的多路伺服装置（２０－１至２０－Ｎ），所述多路伺服装置（２０－１至２０－Ｎ）中的每一路都控制机器人的一个动作部位（４０－１至４０－Ｎ），并根据对应的一路动作控制信号驱动机器人的对应动作部位（４０－１至４０－Ｎ）执行相应动作；用于检测对应的动作部位实际位置并发送给工控机（１０）的多个位移传感器（３０－１至３０－Ｎ），所述多个位移传感器（３０－１至３０－Ｎ）中的每一个都邻近机器人的一个动作部位（４０－１至４０－Ｎ）设置并连接到工控机（１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，戎志刚，刘道强，高敬义，
申请(专利权)人：深圳华强智能技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[]