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工业机器人机械手控制装置基本元组件设计与介绍 二维码
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来源:JZ Robot网址://xhrxyx.com/h-nd-168.html 由于工业用的无知觉机器人控制装置所要求的功能极广(从最简单的循环控制到复杂的轮廓控制以至轮廓-位置控制),所以控制装置的基本元件和组件也极为多样。这些基本上都是电子和机电器件。组件包括一般控制装置用的继电器、机电元件、半导体器件及不同规格的集成电路等。 机电元件主要用在最简单的循环式控制装置中,也可用于产生“开-关”指令的其它所有各种装置的输出部件中。假若机器人的循环控制装置比较简单。对机器人要求的逻辑功能可用少量继电器来实现,那么用继电器组成这种装置就比较经济。因为在这种情况下可最简单地实现控制装置的输出及输入的中间联系。但是,只有动作次数低于每小时500次,即每年不超过2亿个循环的控制装置适于采用继电器。当转换元件的工作条件比较繁重时,应尽量采用半导体元件。只有运输业用的“章鱼-1”型机器人的控制装置具有上述的允许转换密度(运输业用的机器人几分钟完成一个运送动作循环)。按限位器点位方法控制机器人的液压阀和气动阀的电磁铁接通的频繁程度通常超过上述极限值,因为一个工作循环所需的时间一般只有几秒钟。因此在这种情况下适于采用无触点半导体元件。当一个工作循环所需时间为几十秒钟时,给设备发工艺指令比给机械手发控制指令少得多,特别是当使用具有点或轮廓控制系统的机器人时更是如此。在这种情况下输出部件允许采用继电器。 ![]() 由机电元件和半导体元件构成具有同样功能的控制装置的故障变化曲线如图1所示。从图可看出,由机电元件构成的装置的故障率,(曲线2)在开始试用期间是增加的,而后在正式试用期间稳定不变,在使用后期就急剧增加了。由半导体元件构成的装置的故障率在试用时期为最高(曲线1)。 在具有扩大的逻辑运算容量和简单的算术加法运算(即比较两个量)的控制装置中,采用半导体的分立元件是合适的。当进一步提高机器人控制装置的复杂程度以及增加它所完成的功能数量时,采用集成电路构成的装置 实现逻辑运算和算术运算是比较合理的。 在设计工业机器人机械手控制装置的元组件时,广泛采用R155(TTJI)系列集成电路。这一系列集成电路可靠性高,快速性好,功能完善,价格适中,在苏联已有许多厂家在进行成批生产。该产品是有前途的。目前,这一系列产品的发展计划是熟练地生产出集成度更高的集成电路。为了提高工业机器人控制装置抗干扰的性能,在控制位置中,特别是在输入输出设备中应采用抗干扰性能好的逻辑集成电路。 现在实际使用的绝大多数工业机器人都是用硬件(将元件焊接或绕接)来实现控制装置的功能算法。进一步提高工业机器人控制装置功能的办法是采用大规模集成电路的微处理机和各种记忆装置。这时,控制装置所需要的功能是用程序方法实现的。作为典型的微型计算机组件例子,我们来看看美国英特尔(Intel)公司生产的组件: (1)八位并行中央处理器(内部封装微型芯片双列直插式引出腿的组件); (2)容量为1024八位数的随机存储量(具有双列引出腿的芯片中有3个微型模块); (3)容量为768八位数的只读存储器(具有双列引出腿的芯片中有3个微型模块); (4)电传打字机接口(离散逻辑); (5)控制操纵台。 中央处理器和记忆装置的芯片是用金属氧化半导体组成的。每个芯片的标准尺寸为2.5×0.6×0.6厘米。 微处理机可以用某些随机存储器、只读存储器和移位寄存器的任意组合作为记忆装置,这是微处理机的一个主要特点。记忆装置的类型是由具体应用特性所确定的,当需要频繁更换程序时用随机存储器;用只读存储器(它的价格便宜)做为长时间程序存储库;顺序处理信息时,用移位寄存器。英特尔公司产生的半导体只读存储器主要有三种类型;**种只读存储器是制造过程中在金属掩膜上编制固定程序。第二张只读存储器是借助专用设备根据使用条件编制固定程序。第三种只读存储器是用紫外线照射清除过时的信息,在使用时可更换程序。 使用大规模集成电路,如微处理机、随机存储器、只读存储器等,大大地扩大了工业机器人机械手的控制装置的功能。同时,各装置的电子线路中元件数量大大地减少,在提高控制性能的同时,价格也便宜了。元件数量减少自然会使可靠性提高,维护简单。此外,还可大大地减小装置的尺寸。 ![]() 图2给出了控制装置的价格与复杂程序之间的关系曲线;曲线1——对应于用继电器组成的控制装置;曲线2——用半导体分立元件;曲线3——用集成电路;曲线4——用微型电子计算机。 应当指出,控制装置中所使用的配套产品都不是为工业机器人机械手专门生产的。由存储器就明显看出这一点。为计算机生产的存储器的快速性大大超过机器人工作所需要的快速性。例如,示教过程程序写入和随之复现已记录的程序的装置,在不做复杂数据处理时,写入需用0.1秒,而读取数据需要0.01秒时间就足够了。假若专门为工业机器人生产配套产品,则会制造出具有必要的功能、价格更便宜、体积更小的控制装置。 ![]()
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