焊接機(jī)器人的控制器是機(jī)器人的核心部件，它實施焊接機(jī)器人的全部信息處理和對機(jī)械手的運動控制。工業(yè)焊接機(jī)器人控制器大多采用二級計算機(jī)結(jié)構(gòu)，虛線框內(nèi)為第一級計算機(jī)，它的任務(wù)是規(guī)劃和管理。機(jī)器人在示教狀態(tài)時，接受示教系統(tǒng)送來的各示教點位置和姿態(tài)信息、運動參數(shù)和工藝參數(shù)，并通過計算把各點的示教 (關(guān)節(jié)) 坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)值，存入計算機(jī)內(nèi)存。

焊接機(jī)器人的控制器部件圖

焊接機(jī)器人在再現(xiàn)狀態(tài)時，從內(nèi)存中逐點取出其位置和姿態(tài)坐標(biāo)值，按一定的時間節(jié)拍 (又稱采樣周期) 對它進(jìn)行圓弧或直線插補(bǔ)運算，算出各插補(bǔ)點的位置和姿態(tài)坐標(biāo)值，這就是路徑規(guī)劃生成。然后逐點的把各插補(bǔ)點的位置和姿態(tài)坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)坐標(biāo)值，分送至各個關(guān)節(jié)。這就是第一級計算機(jī)的規(guī)劃全過程。

焊接機(jī)器人的控制器工作原理圖

第二級計算機(jī)是執(zhí)行計算機(jī)，它的任務(wù)是進(jìn)行伺服電動機(jī)閉環(huán)控制。它接收了第一級計算機(jī)送來的各關(guān)節(jié)下一步預(yù)期達(dá)到的位置和姿態(tài)后，又做一次均勻細(xì)分，以求運動軌跡更為平滑。然后將各關(guān)節(jié)的下一細(xì)步期望值逐點送給驅(qū)動電動機(jī)，同時檢測光電碼盤信號，直到其準(zhǔn)確到位。

以上均為焊接機(jī)器人工作的實時過程，上述大量運算都必須在控制過程中完成。以 PUMA 機(jī)器人控制器為例，第一級計算機(jī)的采樣周期為28ms ，即每28ms向第二級計算機(jī)送一次各關(guān)節(jié)的下一步位置和姿態(tài)的關(guān)節(jié)坐標(biāo)，第二級計算機(jī)又將各關(guān)節(jié)值等分30細(xì)步，每0.875ms向各關(guān)節(jié)送一次關(guān)節(jié)坐標(biāo)值。