工业机器人伺服系统探究

工业机器人伺服系统探究

概要：本篇通过分析工业机器人先进伺服系统技术特点，并进行系统的应用测试，有效证实本次优化设计的工业机器人先进伺服系统，可以满足快速启动以及精确的速度检测需求，也可以更好地实现工业机器人的精确定位及抗扰动性能，发挥积极的应用价值，值得在实际中推广应用该技术。

以下本篇探讨工业机器人先进伺服系统技术特点和应用问题，具体内容如下。

1 工业机器人及伺服系统概念

1.1 工业机器人

关于工业机器人这一概念，就是能够通过重复的编程以及自动控制功能，实现在工业制造中对某些操作任务的智能一体化管理[ 2-4 ]。工业机器人可结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。

1.2 伺服系统

伺服系统，也就是具有“伺服”性能的驯服工具，以一定的准确度响应控制信号[ 5 ]，可以服从系统的控制信号要求，而做出相应的动作；并且在伺服系统中控制讯号到来之前，工业机器人的转子是静止不动的；只有在讯号来到后，将立即转动转子；直到讯号消失，转子才可自行的停转。

2 工业机器人先进伺服系统技术特点

2.1 应用功能较为完善

工业机器人先进伺服系统技术，可以最大限度的简化工业控制操作[ 6-9 ]，也简化伺服系统的人机对接口，简化人际交互界面，提升人际交互功能。同时，在系统中，可以利用通信总线进行通信，系统显示的信息数据量加大。

2.2 安全性高

先进伺服系统中，应用安全集成驱动，从机械安全和电气安全的阶段，走向功能安全和网络安全。

2.3 减少能耗

采用有源前端技术对制动能量进行回收，把减速制动状态电机中的再生能量，应用母线传递到加速状态的电机，减少电网功率吸收，实现不同的节能模式。

2.4 集成与智能

机器人先进高性能工业机器人先进伺服系统中，具备人工智能特性，可实现预测性的维护系统，提高系统的可用性。在机器人伺服系统中，还实现硬件横向集成、信息纵向集成，发挥应用优势。

3 优化设计工业机器人先进伺服系统

3.1 系统总体控制功能

对于本次设计工业机器人先进伺服系统中，将采用力传感器作为系统对于工业控制信息的检测反馈机制，其原理图如图1所示。

同时，对于该系统设计，还应该具备以下功能：在工业机器人的先进伺服系统设计中，确保系统能够将输入系统的指令信号，与系统反馈信号比较，从而获得控制输出、输入信号的偏差，管理系统控制环节。

同时，系统被控对象作为主功能的主体，其行为质量反映着整个伺服系统的性能。系统中的控制器，可以变换处理元件输出的偏差信号，控制执行工业机器人控制元件可以按要求做出动作。

3.2 硬件设计

3.4 应用测试

基于Matlab平台的Simulink是动态系统集成环境进行系统应用测试。基于Matlab计算功能，建立西医模型、改变系统的仿真参数。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。

根据系统的开环传递函数，可以编写出相应的MATLAB程序，同时绘制先进伺服系统的Bode图以及阶跃响应曲线。对于本次设计的伺服系统，其幅值裕度以及相角稳定裕度都是负值，系统的阶跃响应曲线产生发散振荡，證实系统此时是不具备稳定性的，必须应用伺服系统进行校正。设校正之后相角的稳定裕度是72°，然后可以调用这个自编函数，从而得出校正器的传递函数。

然后仿真建立该工业机器人伺服系统校正后的simulink动态模型，并且得出校正后机器人伺服系统Bode图和阶跃响应曲线。工业机器人先进伺服系统幅值

的裕度是大于6dB，而相角的稳定裕度则是71.4 o，系统稳定；超调量为9%，调节所需时间为1.04s，有效满足实际工控对于工业机器人先进（下转第127页）（上接第125页）伺服系统的性能需求。

4 应用工业机器人先进伺服系统的优势

测试应用优化设计的工业机器人先进伺服系统，系统不仅可以实现工业机器人先进伺服系统的快速启动以及精确的速度检测；也可以基于软件制动结合直流制动方法，优化工业机器人快速停止特性。

并且，基于本次优化设计的计工业机器人先进伺服系统，可以精确定位伺服弊端，提升系统的抗扰动性能；同时，改进系统的速度环控制器进，可以在线自动控制先进伺服系统的参数，提升系统应用性能，发挥积极应用优势。

5 结论

综上所述，本篇通过分析工业机器人先进伺服系统技术特点，并进行系统的应用测试，有效证实本次优化设计的工业机器人先进伺服系统，可以满足快速启动以及精确的速度检测需求，也可以更好地实现工业机器人的精确定位及抗扰动性能，发挥积极的应用价值，值得在实际中推广应用该技术。

参考文献：

[1] 冯自涛.喷漆工业机器人控制系统的研究与设计[D].武汉理工大学，2013.

[2] 李劲松，赵连玉，刘振忠等.基于MATLAB/SimMechanics工业机器人惯量前馈仿真研究[J].天津理工大学学报，2015，（1）：21-24，40.

[3] 王健.智慧引导下的系统创新——工业机器人用先进伺服系统关键技术的发展趋势[J].中国信息界-e制造，2014，（7）：40-42.