什么是運(yùn)動(dòng)控制？工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)分析

什么是運(yùn)動(dòng)控制？

運(yùn)動(dòng)控制（MC）是自動(dòng)化的一個(gè)分支，它使用通稱為伺服機(jī)構(gòu)的一些設(shè)備如液壓泵，線性執(zhí)行機(jī)或者是電機(jī)來控制機(jī)器的位置或速度。運(yùn)動(dòng)控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在專用機(jī)器中的應(yīng)用更復(fù)雜，因?yàn)楹笳哌\(yùn)動(dòng)形式更簡單，通常被稱為通用運(yùn)動(dòng)控制（GMC）。運(yùn)動(dòng)控制被廣泛應(yīng)用在包裝、印刷、紡織和裝配工業(yè)中。

特點(diǎn) ? ?

一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)組成包括：

一個(gè) 運(yùn)動(dòng)控制器用以生成軌跡點(diǎn)（期望輸出）和閉合位置反饋環(huán)。許多控制器也可以在內(nèi)部閉合一個(gè)速度環(huán)。

一個(gè)驅(qū)動(dòng)或放大器用以將來自運(yùn)動(dòng)控制器的 控制信號(hào)（通常是速度或扭矩信號(hào)）轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號(hào)。更為先進(jìn)的智能化驅(qū)動(dòng)可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán)，以獲得更精確的控制。

一個(gè)執(zhí)行器如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機(jī)或電機(jī)用以輸出運(yùn)動(dòng)。

一個(gè)反饋傳感器如 光電編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器或 霍爾效應(yīng)設(shè)備等用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器，以實(shí)現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。

眾多機(jī)械部件用以將執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換為期望的運(yùn)動(dòng)形式，它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、?聯(lián)軸器以及線性和旋轉(zhuǎn)軸承。

通常，一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的功能包括：

速度控制

點(diǎn)位控制（點(diǎn)到點(diǎn)）。有很多方法可以計(jì)算出一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡，它們通?；谝粋€(gè)運(yùn)動(dòng)的速度曲線如三角速度曲線，梯形速度曲線或者S型速度曲線。

電子齒輪（或 電子凸輪）。也就是從動(dòng)軸的位置在機(jī)械上跟隨一個(gè)主動(dòng)軸的位置變化。一個(gè)簡單的例子是，一個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，它們按照一個(gè)給定的相對(duì)角度關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)。電子凸輪較之電子齒輪更復(fù)雜一些，它使得主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間的隨動(dòng)關(guān)系曲線是一個(gè)函數(shù)。這個(gè)曲線可以是非線性的，但必須是一個(gè)函數(shù)關(guān)系。

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系統(tǒng)組成

1、運(yùn)動(dòng)控制器：用以生成軌跡點(diǎn)(期望輸出)和閉合位置反饋環(huán)。許多控制器也可以在內(nèi)部閉合一個(gè)速度環(huán)。

運(yùn)動(dòng)控制器主要分為三類，分別是PC-based、專用控制器、PLC。其中PC-based運(yùn)動(dòng)控制器在電子、EMS等行業(yè)被廣泛應(yīng)用;專用控制器的代表行業(yè)是風(fēng)電、光伏、機(jī)器人、成型機(jī)械等等;PLC則在橡膠、汽車、冶金等行業(yè)備受青睞。

2、驅(qū)動(dòng)或放大器：用以將來自運(yùn)動(dòng)控制器的控制信號(hào)(通常是速度或扭矩信號(hào))轉(zhuǎn)換為更高功率的電流或電壓信號(hào)。更為先進(jìn)的智能化驅(qū)動(dòng)可以自身閉合位置環(huán)和速度環(huán)，以獲得更精確的控制。

3、執(zhí)行器：如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機(jī)或電機(jī)，用以輸出運(yùn)動(dòng)。

4、反饋傳感器：如光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾效應(yīng)設(shè)備等，用以反饋執(zhí)行器的位置到位置控制器，以實(shí)現(xiàn)和位置控制環(huán)的閉合。眾多機(jī)械部件用以將執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換為期望的運(yùn)動(dòng)形式，它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線性和旋轉(zhuǎn)軸承。

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行業(yè)淺析

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工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是包含了力學(xué)，機(jī)械，自動(dòng)化控制在內(nèi)的諸多只是技術(shù)的交雜融合，在工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制上的避障控制更多的是針對(duì)工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的運(yùn)用，也是對(duì)整個(gè)工業(yè)背景下技術(shù)的學(xué)習(xí)應(yīng)用，鍛煉在真實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)中如何進(jìn)行對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)變利用能力，考察綜合素養(yǎng)下對(duì)于知識(shí)的全面把握能力。如今人們更加看重的是創(chuàng)新能力，邏輯能力，而不是一成不變，看山是山的單一眼光和思考方式。但是眾多的學(xué)習(xí)都面臨著時(shí)間上的壓力，知識(shí)量龐大的壓力，對(duì)如何高效學(xué)習(xí)卻不得其法的困擾。如何在腦海中建立龐大的信息網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)調(diào)出所需知識(shí)點(diǎn)就成為了技術(shù)人員學(xué)習(xí)課程的重點(diǎn)，而且它的最大作用是能夠把所有的內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，呈現(xiàn)出一個(gè)結(jié)構(gòu)分明的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)技術(shù)人員的邏輯感，和對(duì)于工業(yè)知識(shí)的全面把握。在面對(duì)機(jī)電一體化問題時(shí)說不定在基礎(chǔ)條件的獲得上就摻雜了空間坐標(biāo)建立知識(shí)，在面對(duì)電路模板的建立中說不定也運(yùn)動(dòng)力學(xué)知識(shí)，面對(duì)問題能分析出所考的知識(shí)點(diǎn)，并且對(duì)這些對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都能熟練應(yīng)用的能力，其實(shí)才是技術(shù)人員在學(xué)習(xí)當(dāng)中最需要的東西，也是最大的挑戰(zhàn)。同時(shí)也要重視專業(yè)技能二次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，人才的提升也就是整個(gè)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)步，不斷的進(jìn)修學(xué)習(xí)也是一個(gè)融合新理念的過程，等具體作用到工業(yè)機(jī)器人避障控制活動(dòng)中又是一個(gè)更新發(fā)展的動(dòng)力。

由于工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)師根據(jù)需求的不同進(jìn)行有區(qū)別的內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)循跡也是有目的設(shè)計(jì)，是關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制的重要部分。在這樣的運(yùn)動(dòng)循跡設(shè)計(jì)上大多數(shù)是利用紅外線探測法來進(jìn)行外部的運(yùn)軌跡的運(yùn)動(dòng)。紅外線探測法主要也是基于不同物體顏色反射的性質(zhì)的不同作為特性原理，這主要也是利用車體向外部釋放紅外線光，經(jīng)過光的折射之后在觀察被吸收的光，根據(jù)吸收到的光來分析外部的狀況。同時(shí)也要考慮到實(shí)際上紅外線探測器的作用范圍不大，受制于運(yùn)動(dòng)范圍距離。這也就要求傳感器的安裝數(shù)量和運(yùn)行狀態(tài)，在速度的搭配上要進(jìn)行科學(xué)合理設(shè)置。同時(shí)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)循跡實(shí)驗(yàn)活動(dòng)步驟進(jìn)行仔細(xì)的規(guī)劃，安排技術(shù)人員提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)步驟地學(xué)習(xí)了解，保證實(shí)驗(yàn)的安全性，切勿出現(xiàn)意外，所以一定要在保證技術(shù)人員們的安全性下浦開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，切勿顧此失彼，產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。力圖達(dá)到工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的最佳效果。

編輯：黃飛