基于CAN总线的工业焊接机器人安全控制器研究

摘要

在焊接精度和速度要求日益提高的今天，焊接机器人在工业制造行业的地位越来越高。随着对焊接机器人研究的不断深入，对其控制结构的改进也在不断进行，机器人控制结构逐步向网络化趋势发展。同时，由于焊接机器人技术涉及到机械、控制、电子、电气等多个领域，控制系统复杂，工作环境恶劣，各关节运转速度快，容易引发安全事故，为此，国内外各机器人生产厂家进行了深入的研究和实践，并为焊接机器人的安全问题制定了详细的安全规范。
　　本文比较了当前主要的系统控制结构和网络技术，并根据“昆山2号”机器人的特点，首先确定了基于CAN总线的分布式控制结构，然后，在机器人安全规范的指导下，从实际产品应用出发，重点进行了焊接机器人安全控制系统的设计开发工作。
　　通过对安全控制器的需求分析，进行了系统各部分组件的选型，最终论证和确定了基于这种系统结构的安全控制器整体设计方案。
　　本文设计了以ARM9芯片为安全控制器核心的硬件平台。为便于系统后期扩展，选用了独立分离的集所需最小系统资源的核心板；根据安全控制器功能需求，设计了包括A/D转换、串口、CAN总线等外围接口模块在内的接口底板。
　　完成了安全控制器的软件开发，实现了数据交互、总线通讯、信息存储等功能，并根据焊接机器人作业特点规划机器人安全工作空间，制定了安全策略，实现了相应的安全保护功能。
　　在系统的硬件和软件设计基础上，对“昆山2号”机器人安全控制系统进行了测试，观察控制系统的各项性能指标及安全防护的效果。测试表明，安全控制器的引入，大大提高了焊接机器人的安全性和稳定性，具有很好的应用前景。
　　最后对项目进行了回顾，总结了工作内容、项目重点和研发体会，并对下一步的工作做了展望。