焊接机器人技术在各个行业得到了广泛应用,已经成为自动化生产的主要组成部分。计算机技术与控制方法的快速发展,大大拓展了机器人技术应用的灵活性,更是对控制系统的性能、系统的结构体系等多方面产生了非常深刻的影响。机器人控制系统由封闭式向开放式结构转变成为一种趋势。 本论文以实现开放式焊接机器人的控制要求为中心,详细阐述了控制系统的设计与实现过程。首先介绍了焊接机器人的发展背景、国内外的研究现状以及开放式机器人控制系统的研究意义。接着通过对开放式控制器的定义、特点和OSACA,OMAC以及OSEC规范的分析,并结合本课题的实际需求,进行了系统的结构与总体方案设计,分析了主要器件的选型。 在系统分析的基础上,本文接下来对以工控机和PMAC运动控制卡为核心的控制系统硬件部分进行了设计,其中包括机器人控制柜,逻辑控制板等电路的详细设计以及有关PMAC卡,伺服驱动器的详细设置,连接方法。同时还对机器人控制系统底层软件进行了设计,编程实现了机器人运动程序和PMAC卡PLC程序。 然后本文说明了机器人用户伺服算法实现的意义,对于本系统中用户伺服算法的实现进行了研究,提出了三种可行的实现方法。针对系统控制器内置伺服算法的不足,本文引入了基于模型偏差补偿控制原理的轨迹跟踪算法并通过仿真对这一算法在本系统中的应用做了深入分析,给出了结论。 最后对课题过程中的工作内容做了总结并就系统的进一步优化以及下一阶段的研究方向提出了一些展望。本文提出的开放式机器人控制系统体系结构以及实现方式,适用于许多工业机器人控制的场合,具有良好的应用前景。