淺析運(yùn)動控制和機(jī)器人系統(tǒng)的區(qū)別

盡管可能被用于實(shí)現(xiàn)同樣的目標(biāo)，但運(yùn)動控制和機(jī)器人系統(tǒng)卻以不同的方式進(jìn)行著。那么，它們之間的區(qū)別究竟是什么呢?

在工業(yè)領(lǐng)域，自動化工廠是一個日益增長的趨勢。為什么這并不難理解，因?yàn)檫@些應(yīng)用有助于提高效率和生產(chǎn)效率。為了創(chuàng)建自動化工廠，工程師可以實(shí)現(xiàn)一個運(yùn)動控制系統(tǒng)，或者引入一個機(jī)器人系統(tǒng)。這兩種方法都可以用來完成相同的任務(wù)。然而，每種方法都有各自的獨(dú)特設(shè)置、編程選項(xiàng)、動作靈活性和經(jīng)濟(jì)效益。

運(yùn)動系統(tǒng)和機(jī)器人的基礎(chǔ)

一個運(yùn)動控制系統(tǒng)是一個簡單的概念:啟動并控制負(fù)載的移動來執(zhí)行工作。它們具有精確的速度、位置和扭矩控制能力。使用運(yùn)動控制的例子有：應(yīng)用程序需要的產(chǎn)品定位，獨(dú)立元素的同步，或者運(yùn)動的快速啟動和停止。

這些系統(tǒng)通常由三個基本組成部分組成:控制器、驅(qū)動器(或放大器)和電機(jī)?？刂破饕?guī)劃路徑或軌跡計(jì)算，向驅(qū)動發(fā)送低電壓的指令信號，并向電機(jī)施加必要的電壓和電流，從而產(chǎn)生所需的運(yùn)動。

可編程的邏輯控制器(PLCs)提供了一種廉價(jià)的無噪聲的運(yùn)動控制方法。梯級邏輯編程一直是PLCs的主要內(nèi)容，新模型以人機(jī)界面(HMI)面板為代表，這些面板是編程代碼的可視化表示。PLCs可用于控制多種動作控制裝置和機(jī)械的邏輯控制。

在一個傳統(tǒng)的基于PLC的運(yùn)動控制系統(tǒng)中，高速脈沖輸出卡被應(yīng)用于PLCs中，用于為每個伺服器或步進(jìn)驅(qū)動生成脈沖序列。驅(qū)動器接收脈沖，并且每一個脈沖都有一個預(yù)先設(shè)定的量。一個單獨(dú)的信號用來確定傳輸?shù)姆较颉＿@種方法被稱為"步驟和方向"。

這張圖描述了一個傳統(tǒng)的運(yùn)動控制系統(tǒng)，包括一個伺服控制器，馬達(dá)和傳感器。

運(yùn)動控制詞匯中常用的術(shù)語包括：

速度:與時(shí)間有關(guān)的位置的變化率;一個由大小和方向組成的矢量。

速度:速度的大小。

加速/減速:速度對時(shí)間的變化率。

負(fù)載:伺服系統(tǒng)的驅(qū)動元件。這包括所有機(jī)器的組件和正在移動的工作。

伺服放大器:裝置控制伺服電機(jī)的功率。

伺服控制器:也稱為位置控制器，該裝置為伺服放大器提供程序設(shè)計(jì)或指令，通常是以模擬直流電壓信號的形式。

伺服電機(jī):移動負(fù)載的裝置。這是主要的移動元件，它可能包括一系列的主要推動者，如執(zhí)行機(jī)構(gòu)和感應(yīng)電動機(jī)。

步進(jìn)控制器:提供脈沖以刺激步進(jìn)電機(jī)的繞組，并產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)的裝置。它也被稱為速度控制器。頻率或脈沖決定電機(jī)的速度，脈沖的數(shù)量決定電機(jī)的位置。

解析器:一種監(jiān)測伺服電機(jī)和負(fù)載位置的裝置。也被稱為位置傳感器。

速度傳感器:也稱為轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)，它監(jiān)測伺服監(jiān)視器的速度。

來自于重新思考機(jī)器人技術(shù)的百特公司是現(xiàn)成的協(xié)作機(jī)器人解決方案的完美例子。

根據(jù)美國機(jī)器人研究所的說法，"機(jī)器人是一種可重新編程的、多功能的機(jī)械手，它可以通過各種各樣的動作來移動物體、部件、工具或特殊設(shè)備。"

"雖然在動作控制系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的一些部件是在機(jī)器人內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的，但它們是固定在機(jī)器人內(nèi)部的。馬達(dá)的速度、執(zhí)行力和機(jī)械連接都是機(jī)器人的組成部分。

組成一個機(jī)器人系統(tǒng)的組成部分與運(yùn)動控制系統(tǒng)相似。這是一個控制器，它允許機(jī)器人的部分協(xié)同工作，并將其與其他系統(tǒng)相連。程序代碼被安裝到控制器中。此外，許多現(xiàn)代機(jī)器人使用的是基于電腦操作系統(tǒng)（如Windows PC）的HMIs。

機(jī)器人本身可以是一個鉸接的機(jī)器人手臂，笛卡爾，圓柱，球形，斯卡拉，或者一個平行的選擇機(jī)器人。

這些被認(rèn)為是最典型的工業(yè)機(jī)器人。

對于一個完整的機(jī)器人列表，參考我們的"工業(yè)機(jī)器人之間的區(qū)別"。

機(jī)器人系統(tǒng)也有驅(qū)動器(即：發(fā)動機(jī)或馬達(dá))將連桿移動到指定位置。

連接是關(guān)節(jié)之間的部分。

機(jī)器人使用液壓、電動或氣動驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動。

傳感器被用于機(jī)器人環(huán)境的反饋，為操作控制和安全提供視覺和聲音。

他們收集信息并將其發(fā)送給機(jī)器人控制器。

傳感器可以使機(jī)器人協(xié)同工作——電阻或觸摸反饋允許機(jī)器人在人類工作人員周圍進(jìn)行操作。

末端效應(yīng)器連接到機(jī)器人的手臂和功能；

他們與被操控的產(chǎn)品直接接觸。

末端效應(yīng)器的例子包括:夾鉗、吸盤、磁鐵和焊炬。

運(yùn)動系統(tǒng)和機(jī)器人之間的區(qū)別

這兩個系統(tǒng)之間的一個主要區(qū)別是時(shí)間和金錢。

現(xiàn)代機(jī)器人被宣傳為現(xiàn)成的交鑰匙解決方案。

例如，一個機(jī)械手臂已經(jīng)構(gòu)造好了，安裝起來也很簡單。

通用機(jī)器人提供了常見的"裝置"和"機(jī)器人"的例子。

它們可以通過HMI控制面板進(jìn)行編程，也可以通過記錄位置運(yùn)動來記錄移動動作。

末端效應(yīng)器可以被替換為你的需要，工程師不必?fù)?dān)心機(jī)器人運(yùn)動部件的個別編程。

通用機(jī)器人提供簡單的記錄位置編程來幫助最終用戶。

最終效應(yīng)器可以交換特定的應(yīng)用程序。

機(jī)器人的缺點(diǎn)就是成本。

另一方面，組成動作控制應(yīng)用程序的組件是模塊化的，并且能夠?qū)\(yùn)動系統(tǒng)進(jìn)行模塊化控制提供了更大的成本控制。

然而，對于用戶來說，有一個更大的知識需求來正確地操作動作控制系統(tǒng)。

它的組件需要來自最終用戶的單獨(dú)編程。

如果工程師需要多個設(shè)置、模塊配置可用性和成本約束，那么一個動作控制系統(tǒng)就能提供工程師所尋求的好處。

一個有經(jīng)驗(yàn)的工程師可以花時(shí)間來規(guī)劃、安裝和調(diào)試一個動作控制系統(tǒng)。

您可以混合和匹配舊的和新的硬件，并為系統(tǒng)創(chuàng)建解決方案。

羅克韋爾自動化的FactoryTalk是一個現(xiàn)代的軟件控制器，它可以同時(shí)在動作控制和機(jī)器人系統(tǒng)中運(yùn)行。

這兩種系統(tǒng)的下一個主要區(qū)別是軟件。

過去，硬件驅(qū)動了購買決策，但現(xiàn)在產(chǎn)品硬件的差異略有不同。

在很大程度上依賴于硬件的動作控制系統(tǒng)，尤其是遺留系統(tǒng)，需要更多的維護(hù)來確保正確的操作。

封閉的系統(tǒng)或現(xiàn)代的即插接式組件更多地依賴于軟件的操作。

軟件的功能是至關(guān)重要的，因?yàn)樵S多用戶希望現(xiàn)代的控制器能夠完成所有需要的任務(wù)。

這意味著，將把錢花在單個組件上，而更多的錢將用于監(jiān)控操作，如pc和高級HMIs。

用戶還希望軟件控制器易于使用。

接口和操作控制器越簡單，用戶就越有可能選擇它的應(yīng)用程序。

這節(jié)省了培訓(xùn)和設(shè)置的時(shí)間和金錢。

可以在運(yùn)動系統(tǒng)和機(jī)器人上使用的現(xiàn)代控制器有軟件選項(xiàng)，可以提供幾個自動化的過程。