引言

       在焊接機器人系統(tǒng)中, 傳統(tǒng)的信號傳輸和采集是通過眾多的U O 接口實現(xiàn)的, 連線復雜, 維護困難苫颤∠等撸控制總線多采用RS232 ,RS485等總線作為通信橋梁, 組成控制網(wǎng)絡, 通信速率低, 實時性差,本文引人CAN(controller area network 控制器局域網(wǎng))現(xiàn)場總線, 構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)淹仑。

        為提高工業(yè)焊接機器人安全性, 分析和研究了安全保護系統(tǒng)的任務需求, 引入CAN工業(yè)現(xiàn)場總線技術,建立基于CA N 總線的機器人控制結(jié)構(gòu), 針對機器人控制系統(tǒng)各種工作狀態(tài)制定相應的安全策略,劃定系統(tǒng)安全等級, 設計獨立的安全控制器, 配置安全控制器與機器人各模塊之間的CAN總線通訊協(xié)議格式,監(jiān)控機器人運行參數(shù), 通過邏輯判斷和安全區(qū)域計算, 對系統(tǒng)運行錯誤及預測可能存在的風險能夠及時動作, 確保機器人安全穩(wěn)定運行。實驗結(jié)果表明所設計的控制器是有效可行的。
        焊接機器人就是在焊接領域內(nèi)代替焊工從事焊接工作的工業(yè)機器人, 現(xiàn)已廣泛應用于機械制造走敌、汽車生產(chǎn)等行業(yè), 具有多自由度碴倾、運轉(zhuǎn)速度快、運動范圍大等特點, 故其安全問題一直是機器人生產(chǎn)商蛙饮、應用商關注的重要課題即粗。國際電工委員會(IEC)和歐洲標準化組織(CEN/CEN-ELEC )也制定了相關的安全標準, 采用開放式機器人控制器的機器人便于對系統(tǒng)進行擴展, 允許各單元共享數(shù)據(jù), 這就為安全控制系統(tǒng)的設計提供了方便。
        在焊接機器人系統(tǒng)中, 傳統(tǒng)的信號傳輸和采集是通過眾多的U O 接口實現(xiàn)的, 連線復雜, 維護困難迁搜】荼控制總線多采用RS232 ,RS485等總線作為通信橋梁, 組成控制網(wǎng)絡, 通信速率低, 實時性差,本文引人CAN(controller area network 控制器局域網(wǎng))現(xiàn)場總線, 構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)。由于CAN總線的高性能宣葡、高可靠性埂伺、造價低、易維護和獨特設計等優(yōu)點,非常適合這種設備轉(zhuǎn)速高, 工作環(huán)境復雜,危險系數(shù)高,現(xiàn)場干擾強的場合, 使控制系統(tǒng)向分散化椰墩、網(wǎng)絡化夭掸、智能化方向發(fā)展。
        本文將分布式控制概念引人焊接機器人控制系統(tǒng)中, 將現(xiàn)場總線技術應用于安全控制器的數(shù)據(jù)采集和安全控制中, 以ARM9擴展CAN控制芯片MCP 2515作為安全控制器核心, 首先分析機器人工作特點, 對機器人各關節(jié)運動速度喊傻、加速度呢烦、各關節(jié)最大運動角度等運動參數(shù)制定相關的專家意見和安全策略; 其次通過CAN總線監(jiān)視各軸驅(qū)動器的工作狀態(tài)及工作環(huán)境中的安全信號, 同時實時計算機器人各關節(jié)角度、末端實際位置和姿態(tài), 參照安全策略做出相應措施,實現(xiàn)關節(jié)限位和安全區(qū)域保護功能, 從而提高機器人工作的穩(wěn)定性和安全性, 保護現(xiàn)場人員和設備, 實現(xiàn)機器人主動安全防護褂磕。

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        作者：鄭磊,葉樺,孫曉潔

        東南大學自動化學院;

        東南大學復雜工程系統(tǒng)測量與控制教育部重點實驗室)

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