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1、机器人同步控制领域的专家 2006-10-30 17:02:23 上海ABB工程有限公司采用模块化设计概念的IRC5，以用户的使用便利性为设计宗旨，极大地简化了单机器人或多机器人工作站的应用程序规划、设置、操作和维护作业。IRC5为ABB所推出的第5代机器人控制器，采用模块化设计概念，配备符合人机工程学的全新Windows界面装置，并通过MultiMove功能实现多台（多达四台）机器人的完全同步控制，为同类产品设立了最新技术标准。这种新型控制器以用户的使用便利性为设计宗旨，极大地简化了单机器人或多机器人工作站的应用程序规划、设置、操作和维护作业。示教器是该控制器卓越“用户友好性”的核心元素，这
2、是一种业内领先的新型便携式界面装置，采用常见的Windows设计和触摸屏操作。模块化概念还意味着每个系统均是高效益的投资，可契合用户当前的实际要求，也可根据未来需求的变化随时扩容。该控制器是真正的精益化解决方案，能帮助客户提高设备寿命周期内的盈利能力。模块化设计IRC5的模块化设计是机器人控制领域的重要革新，其功能在逻辑上分为控制、轴向驱动和过程三部分。这三个模块均自带底座尺寸相同的机箱，可根据用户的要求叠放安装，以实现占地面积最小化，也可拆分使用。模块间的相互依赖性已降到最低限度，每个模块均自带计算机电源和监视功能及标准以太网通信功能。这种配置上的灵活性十分有利于模块的布置、其他形式的模块再
3、装配以及在最低互干扰的前提下进行的模块升级或更换。控制模块是IRC5的核心。该模块采用标准工业PC机，可对多达四台6轴机器人执行所有的控制功能和路径计算，加上工件定位器等附加轴，可控轴总数最多可达36轴。IRC5早期版本将配备566MHz Intel Celeron处理器（可升级至1.2MHz），待未来功能更强的芯片组开发问世后，也可立即应用于IRC5。另外，模块中还包含了处理设备、网络、现场总线和安全设备的接口，并为客户日后可能添加的定制I/O板预留了大量空间。驱动模块中安装了轴计算机（250MHz Motorola PowerPC）和伺服驱动卡，轴计算机最多可对9个伺服轴进行位置和速度控制
4、。主伺服驱动装置采用六合一捆绑形式提供（6轴机器人），以尽可能减少接线、元件和PCB的数量，附加轴可单独供应。主控模块最多可连接四个驱动模块，因此最多可驱动四台机器人和附加轴，这是MultiMove应用方案的基础。由于控制模块与各驱动模块之间只需要两条电缆接线安全电缆和以太网电缆，因此模块安装简便轻松。首次安装后，如果客户决定增添机器人，该工作站十分便于扩展且成本低廉。客户还可选择将控制模块与一个驱动模块一并安装在底座尺寸不变但高度略高的机箱内，这种型式被称为紧凑型控制器。紧凑型控制器是单机器人工作站的理想选择。紧凑型控制器与采用分体式模块布局的控制器（称为灵活型控制器）具有完全相同的功能，同
5、样包括为多机器人工作站增设驱动模块的功能。紧凑型机箱为定制接口预留的空间较少，不能对控制功能和驱动功能进行物理分割。布局上的全面灵活性是客户从采用标准化底座尺寸和双电缆通信链路的模块化设计中获得的一项主要利益。例如，在单机器人工作站中，所有三个模块均可叠放在一起（过程模块也可叠放在紧凑型控制器机箱上），也可并排摆放。若采用分布式配置，模块间距可达75m（驱动模块与机械臂之间的距离应在50m以内）。 同样，对于多机器人工作站，各种模块也可叠放和并排布置。例如，可将一组叠放安装的控制驱动过程模块组与另外一个或多个叠放安装的驱动过程模块组并排放置。所有这些模块均可分隔开，按照最大75m的间距进行布置
6、。这种分布式配置的优势在于：客户可将每个模块放置在最理想的位置。开放式系统界面装置示教器界面装置是ABB新一代控制器的第二项重大改进，是其易用性设计理念的核心，标志着设计概念和技术领域的一次重大突破。从物理特性来看，该装置重量不足1.3kg，极其坚固耐用，可满足IP54防护等级；采用人机工程学设计，适于单手操作，无论操作员手掌大小、习惯左手还是右手操作，均同样适合；布局简单，采用7.7in（1in=25.4mm）、640480像素全色触摸屏，可视角度为180，无论左右手操作均可一览无遗。触摸屏清洁方便，可防止1m以外的弧焊损伤；示教器仅设8个便于快捷访问的物理按钮，固定式和可设置式按钮各4个，
7、另外还配备ABB特有的、可对机器人进行直观微动控制的3向操纵杆以及急停装置。示教器软件是ABB公司与微软公司紧密合作开发的产品，采用Windows CE.NET操作系统，是世界上第一个开放式机器人界面装置。Windows CE正在被越来越广泛地应用于新型智能移动电话等商用领域。ABB公司是全球首家采用Windows CE的工业自动化和机器人公司，在整个制造业可能也是第一家。功能强大的软件工具RobotStudio Online（RSOL）简化了IRC5的安装与配置。用户可使用ABB的RAPID机器人编程语言创建和编辑各种程序，也可直接从完整版RobotStudio规划和模拟软件中提取程序。然后
8、，可将这些程序从PC机中下载到控制模块中。该软件工具可监视和记录各种事件、添加和配置各种I/O信号，完成后还可备份到PC机中。随后可使用示教器对各种程序进行微调和运行。 示教器与运行于PC机中的RSOL之间实现了无缝协作，因而RSOL可将PC机演变成一个示教器。两者之间可相互交换信息，而不会影响控制器的性能。对于控制模块，示教器与RSOL之间已达到完全兼容，其中一方所执行的任何功能或操作均可在另一方运行，通过任何一方均可访问所有在线数据。MultiMove功能MultiMove功能是IRC5的第三项、也可能是最振奋人心的改进。该功能可以使多达四台机器人在同一个工作站内协同运作，从而为用户降低成
9、本、提高质量和生产效率、扩大机器人应用范围提供巨大的潜力。MultiMove可对工作站内机器人进行协调运行和独立运行的切换，具有全面的灵活性。IRC5工作站中的所有四台机器人及附加设备均可完全独立运行，或者按照全同步顺序和运动实现全面协调运行。另外，机器人还可以两台或三台为一组进行分组协调运行，与此同时，工作站中的另外一台或两台机器人则可单独工作。即使没有配备多台机器人协调运动的功能，由于通过一个模块可控制四台机器人和附加轴，减少了I/O和通信链路，同样可节约成本。另外，因不需要与多个独立控制器交换信号，工作周期得以缩短。多台机器人与附加设备的协调运行，为客户带来了巨大的利益。两台或多台机器人
10、同时对同一工件进行协调操作，如同步弧焊，可消除由于不均匀冷却收缩而引发的变形风险，从而提高了部件质量。另外，由于多台机器人的提升荷载大于单台机器人，用户还可使用多台机器人来搬运易损工件。MultiMove功能的实施较为复杂，尤其在路径计划和各机器人驱动电机的同步方面要求具备极强的处理能力，但MultiMove功能的实现已经经过简化。根据MultiMove初期用户的经验，任何熟悉ABB机器人编程的人员，特别是当机器人与工件定位器等附加轴协调运行时，均可毫无困难地创建各种MultiMove应用程序。同步模式（所有协动设备保持相对位置不变）下的微动控制功能是ABB的另一项特有功能，该功能是通过示教器
11、操纵杆来实现的。在此过程中，随时可对一台或多台机器人“去同步”并且用操纵杆来更改其相对位置，这是MultiMove微调程序所拥有的一大优势。如何从生产暂停状态中恢复是MultiMove同步运行中的一个潜在难点。处于“故障”状态的机器人在退回到安全位置和返回到前一位置的过程中，不仅必须避开工件和刀具，而且必须与同步“伙伴”交流信息。通过IRC5控制器中的路径记录功能可以实现这一操作，以MultiMove模式运行的每台机器人均启用了该功能。“故障”机器人知晓出错点相关路径，能够退回到RAPID故障恢复子程序中所标识的安全点。机器人恢复后在返回到前一程序位置时，同样会使用相同的路径数据。RobotW
12、are功能新型IRC5控制器强大的功能和模块化设计是MultiMove功能得以实现的基础，MultiMove进一步增强了ABB RobotWare软件产品系列的功能。RobotWare是ABB公司在运动控制技术领域多年专业经验和人力投入的结晶，安装在主控计算机中的机器人动态模型是RobotWare的基础。目前，该功能已经应用于所有用IRC5控制器控制的机器人中。TrueMove功能是利用动态模型知识开发的一项RobotWare关键功能，该功能可确保机器人所采用的运动路径是在不考虑速度或荷载条件的情况下通过编程产生的WYPIWYG（所编即所得）。该功能用于多机器人工作站时，无需对工作站中的每台机器人进行校准即可启动生产，而且可确保所生产的部件始终保持高质量水平，因而具有更高的价值。QuickMove是IRC5所继承的另外一项重要的RobotWare功能。这一独有的自动优化运动控制功能能够确保加速度始终处于最大状态，从而最大程度地缩短工作周期，与传统机器人控制器相比，其工作周期缩短了25%。另外，新一代控制器IRC5还继承了荷载识别、软件型冲突检测（取代机械型检测装置）、Absolute Accuracy等其他一些原有功能。
