隨著人力成本的急劇上漲,以機器人為主的自動化設備也逐漸受到工商的青睞,雖然部份企業把工廠搬到東南亞等地區去獲得更便宜的勞動力,但最近越南發生反華事件把中國人的工廠砸成了灰燼,讓這些企業蒙受巨大損失,其實東南亞國家政治不穩定,基礎設施落后并非制造業投資良地,進行自動化轉型升級才是最佳的途徑。
據不完全統計,目前中國已有機器人生產企業100多家。不僅國外工業機器人生產巨頭搶灘中國機器人市場,國內包括天津、重慶、上海、江蘇以及廣州等地,都在發展自動裝備、工業機器人。機器人行業的發展將會形成中巨大上下游產業鏈,而作為機器人的大腦-控制系統側是整個機器人產業的核心部份,如何設計好一個控制系統是機器人產品成功的關鍵。
為此,作為自動化行業最專業的媒體OFweek工控網和OFweek機器人網專程邀請來自北京航空航天大學機器人研究所贠超教授為大家推出《新型機器人控制器:通用工控機+軟件運動控制》在線研討會,歡迎大家踴躍登記報名!...點擊此處進入登記。
目前,機器人控制系統將向著基于PC機的開放型控制器方向發展,便于標準化、網絡化,伺服驅動技術的數字化和分散化。本次研討會著重討論基于工業PC+軟件運動控制的發展、構成以及其網絡化的發展概況。
演講人贠超簡介:
贠超教授先后在天津大學機械工程系分別獲得碩士和博士學位。現任職北京航空航天大學機器人研究所。主要研究方向為機器人技術和機器人控制、機械系統動力學。在國內外核心刊物和國際會議上共發表科研論文70余篇。贠超曾參與多項國家863計劃中的機器人項目研發,目前是全國工業自動化系統與集成標準化技術委員會委員(CSBTS/TC159)和機器人標準化分技術委員會(CSBTS/TC159/SC2)委員。
機器人控制系統的主要組成
工業機器人的控制系統組成形式主要決定了系統中各部件的邏輯關系和數據的傳輸、處理。控制系統組成形式是機器人體系結構的具體化、實例化。目前,市場上的機器人控制系統基本是計算機和運動控制單元組成,計算機部份通常是工控主板或者是嵌入式主板和PLC控制器,而運動控制部份多數是直接用運動控制卡或者直接運動控制器來實現,基于PC的控制系統是工業機器人開放式控制系統開發的主要方向。
機器人系統大致可以分為三種類習慣,其中集中控制方式是一種用一臺計算機實現全部的控制功能的方法,其結構簡單且成本低,但是實施性能較差,比較難以擴展。另外一種類型從用主從控制方式,主要是用主、從兩級處理器來實現系統的全部控制功能。其中主CPU用來實現管理、左邊變換以及軌跡的生成工作和系統的自我診斷功能等。而處于從屬地位的CPU用于實現所有關節的動作控制。這種控制方法的優點在于,系統的實時性較好,比較適用于高精度、高速度控制,但是也有其身的缺陷系統的擴展性較差而且維修比較困難。各機器人研究生產企業也是非常注重這方面的研究,比如OTC焊機、林肯焊機等公司對于控制系統的研究投入大量的人力物力財力。最后一種,分散控制方法,是一種按照系統的性質和方法將系統控制分為幾個模塊,每一個模塊各有不同的控制任務和控制策略。并且各個模塊之間既處于主從關系又處于同等地位。這種方法綜合了以上的兩種方式,實時性能好而且易于實現高速、高精度孔子并且易于擴展可以實現智能化控制。像一些國際品牌OTC焊機、林肯焊機、松下焊機品牌等公司所生產的機器人大多采用這種控制方式。
目前,工業機器人多采用計算機控制。按控制方式分為點位控制和連續軌跡控制。點位控制方式簡單,適用于上下料、點焊、卸運等作業。連續軌跡控制比較復雜,常用于焊接、噴漆和檢測的機器人中。
隨著信息技術和控制技術的發展,以及機器人應用范圍的擴大,機器人控制技術正朝著智能化的方向發展,出現了離線編程、任務級語言、多傳感器信息融合、智能行為控制等新技術。多種技術的發展將促進智能機器人的實現。使用的編程語言有很多C語言,匯編,C++等,VB,Java,目前,機器人技術領先國家有日本,美國,歐洲。
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全球最有市場影響的運動控制品牌
目前在工業主板中比較出名的品牌國外的有西門子,控創和倍福,國內的有研華、華北工控和研詳、凌華等。而運動控制是工業機器人的控制器的重要組成部份,目前比較有影響的大都是國外品牌,以下盤點全球市場最受歡迎的十家運動控制卡品牌。
美國泰道DeltaTau公司
泰道DeltaTau是創新的高性能機器控制解決方案的領導者,有著三十多年豐富的運動控制經驗,是機器控制的專家,擁有全球逾百萬軸的驚人控制能力。
DeltaTau以使用最先進的SMT制造工藝、自動檢測和自動測試設備制造和測試他們全部的機器控制產品為傲,PMAC運動控制器是當今世界上功能最強,靈活性最大的運動控制器。
另外DeltaTau還推出了UMAC和IMAC兩個系統的運動控制產品,UMAC是DeltaTau的系統級控制器,不但可以根據您的應用配置成定制化的UMAC系統,而且可以是一款擁有內置I/O和電源模塊以及完整箱體的專業控制器。同時這款控制器擁有高速USB、Ethernet或MACRO等完備的通訊方式與主計算機進行通訊。而IMAC400C是泰道中國公司基于Clipper設計的,它是一款功能強大,經濟實用的四軸功能控制系統。對對外輸入輸出信號經過隔離處理,且采用DB端子與用戶端連接,防止燒壞控制主板及I/O口,起到保護主板的作用。
以色列ACS公司
ACS成立于1985年,總部設在以色列。在美國、中國、德國和韓國設有技術支持中心。ACS運動控制公司是為以運動控制為核心的應用提供高性能機械自動控制系統的全球領導廠商,通過集成多軸控制、電源和精確性實現最高性能、靈活、節省成本和友好的全套解決方案。
ACS公司與有豐富經驗的解決方案供應商網絡一起為全球客戶提供銷售和服務支持。通過更優的機器和運動控制實現競爭優勢ACS持續投入對新技術和新產品的開發,從而保證為客戶提供滿足需求的最為先進的機器和運動控制解決方案。
只有ACS可以為客戶提供獨特的包含先進的硬件組件、靈活的控制軟件和應用工程支持組合,從而可以一站式地得到精確滿足需求并達到最佳性價比的機器運動控制解決方案。
ACS只需一家就可以提供一個完整且可靠的系統,從而加快開發周期并降低價格。擁有被證明的技術經驗和應用經驗,ACS通過更優的運動控制和IO控制解決方案、穩定友好的軟件和應用開發支持增強機器精確性和效率,從而保證客戶實現真正的競爭力優勢。
ACS的產品應用于包裝,印刷,機器人,直線平臺控制,半導體制造和測試,電子裝配與測試,醫學影像和高級數字印刷等行業。ACS運動控制已經成為世界領先先進控制解決方案的制造商,目前客戶有通用電氣、飛利浦、應用材料、三星和LG。
美國ParkerHannifin公司
Parker中文名稱派克(派克漢尼汾的簡稱)ParkerHannifin,是一家總部位于美國的世界一流的工業企業。自1918年ArthurL.Parker先生創立公司至今,派克漢尼汾公司已發展為全球運動和控制領域最大、產品種類最完備的公司。為廣泛的傳動控制、工業和航空市場提供精準解決方案,現已成為世界上最大的專業生產和銷售各種制冷空調件、液壓、氣動和流體控制產品及元器件的全球性的公司。
派克全球擁有八大全球性集團組成:公司在其領域內用于分別是運動與控制集團、過濾集團、環境與工業控制、航天集團、液壓產品、儀表管閥集團、流體連接件集團與密封集團。
Parker機電及自動化產品覆蓋從人機界面到到控制器、驅動器、伺服器、電機、減速齒輪及種類繁多的機械驅動器、交流和直流變頻器。并且配合不同層次客戶的需求,提供整體解決方案。
英國翠歐Trio公司
英國翠歐運動技術公司TrioMotionTechnologyLtd成立于1987年,是世界運動控制領域的頂尖公司,公司從創建到發展一貫致力于運動控制領域內的技術的研發及產品生產,在該領域內擁有世界領先的各項技術及產品,引領著運動控制技術的發展。到目前為止,由Trio公司的各種控制產品所控制的執行機構涉及醫療、半導體、紡織、物料搬運,食品加工、包裝、印刷、機床、產業機械、木工機械、航天、測試、測量、國防科技等方面。
TRIO公司的生產的多軸數字運動控制器采用32-bit浮點運算的專用的微處理技術的DSP芯片TMS320XX系列,溶合了最新的控制理論及其網絡控制技術。其產品有基于PC機的PCI總線的PCI208控制卡和具有RS232、RS485、USB、Ethernet、CANBus、SERCOS的通訊功能和具有HostLink、DeviceNet、ModBus通訊協議的獨立型多軸數字運動控制器。
TRIO運動控制器最多可以控制24個軸,全部的產品既可以脈沖輸出也可以模擬輸出(在訂貨時需要說明),可以控制交/直流伺服電機,也可以控制步進電機,還可以控制變頻器,氣動/液壓伺服缸或者是這幾種的任意結合;而且還帶有可編程控制的輸入/輸出和模擬輸入口,可以根據設備的需要進行選配。采用專用的TrioBASICProgramming(類似于BASIC語言)運動控制編程,提供ActiveX軟件可支持用戶采用VB、VC、C/C++等高級語言針對設備的需要進行二次開發;另外,還提供CAD轉化運動程序文件,可以根據用戶所要加工的工件的圖紙(二維)*.dxf轉化成Trio控制器的運動控制程序。
美國GALIL公司
公司簡介美國GALIL運動控制公司位于著名的加州硅谷中心,該公司成立于1983年,專業提供基于微處理器精密運動控制器。目前有250,000臺以上的運動控制器在全世界穩定運行,應用領域十分廣泛,包括醫療、半導體、紡織、物料搬運、食品加工、機床、產業機械、航天、測試測量等等。
GALIL公司在世界上被公認為運動控制領域的先驅及領導者。精密、使用方便、價格低廉及技術支持有力是GALIL產品區別于業內同行的特點所在。GALIL運動控制產品迄今已發展到第4代,采用32bit最新微處理器技術,溶合最新控制理論及網絡技術,產品涵蓋PC/104、ISA、PCI、VME總線板級產品及具有RS232C、USB及Ethernet通信功能的獨立型控制器,1~8軸任意選用,全部產品均可控制伺服電機或步進電機,獨特的2字符命令及WSDK開發調試、ActiveX等軟件工具使得系統設置、調試、應用開發簡單而快捷。
美國科爾摩根(Kollmorgen)公司
科爾摩根公司結合了超過30個行業領先的品牌(例如,Kollmorgen、Thomson、Dover、PacificScientific、Portescap、Neff、Seidel和Bautz),建立了專注于客戶的運動控制制造與服務公司,稱為DanaherMotion。在DanaherMotion品牌下我們可提供功能強大的集成運動控制技術。我們是年銷售超過10億美元的全球運動控制領先者,匯集幾十年應用經驗和技術創新,致力于幫助客戶更好、更快的制造機器。
DanaherMotion定義了高標準的質量、創新和技術。我們能夠在控制成本的同時提高機器性能和可靠性。我們的全球制造足跡、快速定制以及原型制作能力,驅動著快速訂貨至交貨時間。無與倫比的應用經驗和設計專家經驗使用戶能夠更快速地調試機器。
在當今競爭激烈的運動控制市場上,作為一個值得客戶信賴的合作伙伴,DanaherMotion全球的6,100名員工憑借超過60年應用經驗,加上2000多家經銷商,將竭盡全力助您事業成功。DanaherMotion可服務于半導線、航天和國防、電力車輛系統、包裝、印刷、醫療以及機器人等各種行業。用戶需要時,通過遍布全球的服務和技術支持基礎設施、現場服務工程師和技術支持團隊,我們可提供一種無比深度和廣度的運動控制產品解決方案。
瑞士瑞諾集團
瑞士瑞諾集團(Infranor)于1941年由PerrotDuval先生在日內瓦創建,是歐洲著名的高品質工業自動化驅動及控制類產品制造商。
ELITE系列產品是集成強大的PLC功能和豐富顯示功能為一體的控制顯示系統。提供主頻從400MHz到1.1GHz的多種CPU選擇,可滿足各種設備的不同需求。內置CAN總線接口,同時提供PCI接口可擴展各種其它總線接口,通過總線系統可方便連接各種I/O模塊及變頻、伺服等驅動系統,實現各種PLC功能及單軸、多軸運動控制功能;內置Ethernet接口,可方便進行組網;內置2個USB接口,可實現USB存儲、USB打印及連接USB鼠標鍵盤。
作為享譽歐洲的工業自動化驅動及控制系統設備供應商,瑞士瑞諾集團向包括西門子,博士,ABB,可口可樂,勞力士,庫卡,雪鐵龍等客戶在內的眾多工業企業用戶提供了高效精確的驅動類產品及自動化系統解決方案。瑞諾產品在印刷、包裝、食品、化學、制藥、紡織、塑料、造紙、醫藥、核技術以及軍事工業等多種行業中廣泛應用,并根據在各行業應用中所積累的經驗及時對技術進行更新及調整以滿足不同市場的需求。
美國Baldor公司
美國保德公司成立于1920年,總部位于美國阿肯色州史密斯堡,旗下擁有葆德(Baldor)、瑞恩電氣(RelianceElectric)和道奇(Dodge)三大品牌,是北美第一、全球第二大的工業電機供應商。美國保德電機公司同時也提供完整系列的伺服產品和運動控制產品,直線電機及其控制、驅動產品等。保德電機公司的產品還包括移動電站、小型柴油發電機組等。
目前,保德公司的業務已與ABB集團現有業務實現整合,并入ABB離散自動化與運動控制業務部。BALDOR運動控制卡既可以獨立運行,也可以通過串行口或USB口與上位機交換信息。類似Basic的結構語言Mint,通俗易懂,功能強大,你只需花幾分鐘,就可以完成一組很復雜的運動。BALDOR運動控制卡以其簡單易用、功能強大深受用戶好評,目前已廣泛應用于激光雕刻、數控機床、包裝機械、半導體制造等相關領域。
NextMoveES——六軸獨立式運動控制卡,BaldorES是一款性價比很高的6軸(2軸伺服和4軸步進、數字伺服或6軸步進、數字伺服)獨立式運動控制卡,既可以獨立運行,也可以通過USB口或串行口與上位機交換信息。類似Basic的結構語言Mint,通俗易懂,而且功能強大,使你只需花幾分鐘,就可以完成一組很復雜的運動。
美國AEROTECH公司
AEROTECH是一家來自美國的運動控制器供應商,總部在賓夕法尼亞州匹茲堡。從1970年起,AEROTECH就為用戶設計和制造最高性能的運動控制(motioncontrol)和定位系統(positioningsystems)。用戶覆蓋世界各地的工業,政府,科學和研究機構
從獲獎的Automation320032軸運動,視覺,PLC,機器人和I/O網絡到系列單軸和多軸基于PC的和獨立運動控制器,AEROTECH提供一整套適合應用要求的控制方案。AEROTECH制造大選擇范圍的高性能的無刷直線和旋轉電機及線性驅動器。
AEROTECH的定位平臺范圍從經濟的滾珠絲杠和齒輪傳動的直線和旋轉平臺到很高性能的直接驅動直線和旋轉平臺,直線電機為基礎的笛卡兒坐標龍門系統,單軸和多軸氣浮系統,FiberMax,FiberAlign和全范圍的納米定位平臺。
如果您找不到適合的標準產品,AEROTECH可以為您定制運動零件和系統,其專業技術和能力在業界是獨一無二的。提供真空和無塵環境下的產品有悠久的歷史,這使定制能力更進一步。
美國國家儀器公司
美國國家儀器公司(英語:NationalInstruments,縮寫NI,NASDAQ:NATI)是一家美國公司,從事與測試、控制、設計領域相關的,包括虛擬儀器和電子測試設備等工程軟件的開發。
NI運動控制用于測試、測量和控制等平臺。NI提供PCI和PXI插入式運動控制器,以及NIC系列驅動和用于NICompactRIO的驅動接口模塊。工程師使用NILabVIEW、功能齊全的控制器、完整的儀器驅動和電機創建高級運動控制程序,開發速度更快,成本更低。
NI提供兩種截然不同的運動控制架構(見“架構”部分),兩種架構使用的控制器和軟件都不盡相同。使用NI插入式運動控制器的應用程序通過NI-Motion驅動和NIMotion助手編程;使用NI實時控制器和NIFPGA終端的應用程序通過LabVIEWNISoftMotion模塊編程。
NI7330、7340、7350、7390系列PCI和PXI板卡是基于數字信號處理的運動控制器,通過NI-Motion驅動程序使用LabVIEW編程。NI插入式運動控制器可用于2-8軸的步進和伺服電機控制。可在Windows或LabVIEWReal-Time系統上使用這些控制器,將控制器集成至NIDAQ設備實現高速自動測試系統。這些板卡也與可重配置交互式運動原型工具MotionAssistant兼容。
(審核編輯: 小王子)
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