El gabinete de control de robot industrial es el componente central de un sistema de robot industrial, que es responsable de recibir comandos del operador o del sistema de automatización y controlar el movimiento y el trabajo del robot. El diseño y la fabricación del gabinete de control es fundamental para el rendimiento, la estabilidad y la confiabilidad del robot. En este documento, presentaremos la composición del gabinete de control de robot industrial en detalle, incluidos el hardware y el software.
I. Composición de hardware
Módulo de potencia
El módulo de fuente de alimentación es la parte de suministro de energía del gabinete de control, que es responsable de convertir la potencia de CA de entrada en la potencia de CC requerida por el robot. El módulo de fuente de alimentación generalmente incluye rectificadores, filtros, reguladores de voltaje y circuitos de protección. El rectificador convierte la potencia de CA en alimentación de CC pulsante, el filtro elimina la onda en la potencia de CC pulsante, el regulador de voltaje asegura la estabilidad del voltaje de salida y el circuito de protección protege el módulo de fuente de alimentación en caso de anormalidad.
Controlador
El controlador es el componente central del gabinete de control, que es responsable de recibir comandos del operador o del sistema de automatización, calculando la trayectoria y la velocidad del robot, y controlar las diversas juntas y actuadores del robot. El controlador generalmente incluye el controlador principal, el controlador de movimiento y la interfaz de E/S. El controlador principal es responsable de procesar comandos de alto nivel y coordinar el trabajo de varios subsistemas, el controlador de movimiento es responsable de realizar el control de movimiento del robot, y la interfaz de E/S es responsable de comunicarse con dispositivos externos.
Conductor
El controlador es la parte de salida de energía del gabinete de control, que es responsable de convertir los comandos del controlador en la fuerza impulsora de las diversas articulaciones y actuadores del robot. Las unidades generalmente incluyen unidades de servo, unidades paso a paso y unidades DC. Las unidades de servo se caracterizan por alta precisión, alta velocidad de respuesta y alta estabilidad, y son adecuadas para aplicaciones de robot de alta precisión y alta velocidad; Las unidades paso a paso se caracterizan por una estructura simple, de bajo costo y fácil control, y son adecuados para aplicaciones de robot de baja velocidad y baja precisión; Las unidades DC se caracterizan por un alto par, alta eficiencia y alta confiabilidad, y son adecuadas para aplicaciones robóticas de alta resistencia y a gran escala.
Sensores
Los sensores son la parte de detección del gabinete de control, que es responsable de detectar el estado de movimiento del robot, la posición, la velocidad, el par y otra información, y la alimentación de esta información al controlador. Los sensores generalmente incluyen codificadores, sensores de torque, sensores táctiles, sensores de visión, etc. Se utilizan codificadores para detectar el ángulo y la velocidad de las juntas de robot, los sensores de torque se utilizan para detectar el torque de las juntas de robot, los sensores táctil se utilizan para detectar el estado de contacto entre el robot y el objeto, y los sensores visuales se utilizan para obtener la información visual del ambiente de robot.
Módulo de comunicación
El módulo de comunicación es la parte de transmisión de información del gabinete de control, que es responsable de transmitir información desde el interior del gabinete de control a dispositivos externos o desde dispositivos externos al dentro del gabinete de control. El módulo de comunicación generalmente incluye el módulo Ethernet, el módulo de comunicación en serie, el módulo de comunicación inalámbrica, etc. El módulo Ethernet se utiliza para realizar la conexión entre el gabinete de control y el Ethernet industrial, el módulo de comunicación en serie se utiliza para realizar la conexión entre el gabinete de control y los dispositivos seriales, y el módulo de comunicación inalámbrica se utiliza para realizar la conexión entre el gabinete de control y los dispositivos inalámbricos.
Interfaz de máquina humana
El HMI es la parte operativa del gabinete de control, que es responsable de ingresar los comandos del operador en el gabinete de control y mostrar la información de estado del gabinete de control al operador. El HMI generalmente consiste en una pantalla táctil, teclado, mouse, luces indicadoras, pantalla, etc. La pantalla táctil y el teclado se utilizan para ingresar los comandos del operador, el mouse se usa para realizar una operación precisa, la luz indicadora se usa para mostrar el estado de trabajo del gabinete de control y la pantalla se usa para mostrar información detallada del gabinete de control.
Módulo de seguridad
El módulo de seguridad es la parte protectora del gabinete de control, que es responsable de proteger y alarmar al robot en caso de situaciones anormales o peligrosas. El módulo de seguridad generalmente consiste en un botón de parada de emergencia, un interruptor de puerta de seguridad, una cortina de luz de seguridad, etc. El botón de parada de emergencia se usa para proteger el robot en caso de una situación anormal o peligrosa. El botón de parada de emergencia se utiliza para detener el movimiento del robot inmediatamente cuando ocurre una anormalidad, el interruptor de la puerta de seguridad se usa para detectar si el área de seguridad del robot ha sido entrometida o no, y el cortina de luz de seguridad se usa para detectar si hay alguna persona u objeto en el área de trabajo del robot.
II. Composición de software
Sistema operativo
El sistema operativo es la base del software de gabinete de control, que es responsable de administrar los recursos de hardware del gabinete de control y proporcionar un entorno para la operación de software. Los sistemas operativos comunes incluyen el sistema operativo en tiempo real (RTO), sistemas operativos integrados (como Linux, VXWorks, etc.) y sistemas operativos de uso general (como Windows, MacOS, etc.).
Lenguajes de programación de robots
Un lenguaje de programación de robot es un lenguaje de programación utilizado para escribir programas de control de robots que son fáciles de entender y escribir, fáciles de depurar y mantener. Los lenguajes de programación de robots comunes incluyen C/C ++, Python, Java, etc.
Biblioteca de cinemática y dinámica de robots
Las bibliotecas de cinemática y dinámica del robot son bibliotecas de software utilizadas para calcular la trayectoria y la velocidad de un robot, que incluyen cinemática hacia adelante, cinemática inversa, modelado de dinámica, etc. Estas bibliotecas pueden simplificar la redacción de programas de control de robots y mejorar la confiabilidad y estabilidad de los programas.
Algoritmos de control de robots
Los algoritmos de control de robots son algoritmos utilizados para realizar el control de movimiento del robot, que incluyen control de PID, control adaptativo, control difuso, etc. Estos algoritmos pueden ajustar automáticamente los parámetros de control de acuerdo con el estado de movimiento real y el entorno de trabajo del robot para realizar un control preciso y estable.
Protocolo de comunicación de robots
Los protocolos de comunicación de robots son protocolos utilizados para realizar la comunicación entre el gabinete de control y los dispositivos externos, que incluyen Modbus, Profibus, Ethercat, etc. Estos protocolos pueden garantizar la confiabilidad y la comunicación en tiempo real, y mejorar la compatibilidad y la expansión del sistema de robots.