3、系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3.1機器人技術(shù)-TRF_Lib庫支持

　　機器人技術(shù)是由齊次轉(zhuǎn)換庫作為核心的，是在CNC基礎(chǔ)之上的一個應(yīng)用，對于六自由度機器人系統(tǒng)，通過將X,Y,Z,Pitch,Yaw,Roll的各機器人軸轉(zhuǎn)換為CNC的軸控制，此轉(zhuǎn)換過程為一個多變量系統(tǒng)的耦合和解耦問題，通過傅立葉變換，將非實域的軸參數(shù)轉(zhuǎn)換為在實域中的參數(shù)，因此，這個運動學(xué)轉(zhuǎn)換庫Transfomer對于不同的機器人類型是不同的，B&R的系統(tǒng)可支持14種不同的機器人類型，如SCARA,Tripod,也包括奇瑞所使用全關(guān)節(jié)型6自由度機器人。

圖3機器人系統(tǒng)框架圖

　　3.2系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計

　　控制系統(tǒng)軟件主要分為人機界面與下位機兩部分。機器人系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖4所示

圖4機器人系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

　　3.2.1人機界面設(shè)計功能

　　（1）主頁面

圖5主畫面

       　主界面主要是機器人處于工作狀態(tài)時的界面，該頁面的主要功能是執(zhí)行程序，機器人進(jìn)入工作狀態(tài)。可以進(jìn)行中英文界面切換。主界面如圖5所示。

　　（2）設(shè)置頁面功能設(shè)計

　　編碼器清零

　　管理示教點位置

　　工具參數(shù)設(shè)置

　　密碼修改

　　I/O界面監(jiān)控，可對I/O進(jìn)行強制操作。

　　（3）文件管理功能

圖6文件管理畫面

　　創(chuàng)建新的程序

　　程序復(fù)制

　　文件刪除

　　程序加載

　　（4）程序界面

　　程序的編輯

　　點的示教操作

　　程序的試運行

　　（5）Move界面

　　在該界面，對機器人進(jìn)行點動操作，其可實現(xiàn)包括：

　　機器人坐標(biāo)系的選擇

　　設(shè)置機器人點動速度

　　實時顯示六個軸的位置狀態(tài)

圖7奇瑞機器人的Move畫面

　　（6）報警畫面

　　當(dāng)前報警的清除

　　歷史報警查詢

　　（7）可視化的I/O維護(hù)界面

　　對于奇瑞的機器人系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)維護(hù)方面的簡便性，結(jié)合B&RX20系列本身所具有的可視功能，對每個I/O點進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)可自動顯示故障點所在，給予現(xiàn)場維護(hù)人員直接的技術(shù)支持，及時的進(jìn)行處理。

圖8可視化的I/O維護(hù)界面

　　3.3力矩前饋控制技術(shù)

　　在機器人系統(tǒng)中普遍存在的問題就是當(dāng)機器處于高速運行，并運行范圍較大時，則出現(xiàn)振動和運行軌跡偏差較大的現(xiàn)象，借助于B&R系統(tǒng)所具有的強大功能，工程師們對機器人系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，對影響抖動和軌跡偏差的因素進(jìn)行仿真實現(xiàn)，調(diào)整控制參數(shù)來實現(xiàn)機器人系統(tǒng)的抖動降低和偏差問題。

　　通過MATLAB/Simulink對機器人系統(tǒng)進(jìn)行建模，對機器人的各個運動軸過程中的耦合過程進(jìn)行分析，尋找影響系統(tǒng)抖動的因素，并通過力矩的前饋算法設(shè)計，對這些軸耦合過程中的偏差和抖動進(jìn)行補償設(shè)計，基于建模的MATLAB/Simulink建模后，其可通過StateflowWorkshop等工具自動生成代碼，這些代碼可以直接導(dǎo)入到B&RAutomationStudio上可以直接運行，這樣可以實現(xiàn)從仿真到硬件在環(huán)測試(HardwareIntheLoop)的直接運行。

　　力矩前饋控制技術(shù)是目前最先進(jìn)的解決機器人運動過程中的抖動和偏差的方案，借助控制系統(tǒng)的強大能力，得以在奇瑞的機器人上實現(xiàn)，取得了非常明顯的效果。

　　4、結(jié)論

　　工業(yè)機器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動化裝備之一，使焊接自動化取得了革命性進(jìn)步，在提升企業(yè)技術(shù)水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)文明生產(chǎn)等方面具有重大作用。這些年，隨著國內(nèi)汽車制造業(yè)的迅猛發(fā)展，機器人技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)的主要手段得以廣泛應(yīng)用。借助于POWERLINK通信技術(shù)、智能型的ACOPOSMulti驅(qū)動器、高性能的APC820工控機以及多平臺性能的AutomationStudio軟件開發(fā)工具，使得基于貝加萊系統(tǒng)開發(fā)的這款機器人整體性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平，這是一個非常具有競爭力的產(chǎn)品設(shè)計。