3、系統軟件設計

　　3.1機器人技術-TRF_Lib庫支持

　　機器人技術是由齊次轉換庫作為核心的，是在CNC基礎之上的一個應用，對于六自由度機器人系統，通過將X,Y,Z,Pitch,Yaw,Roll的各機器人軸轉換為CNC的軸控制，此轉換過程為一個多變量系統的耦合和解耦問題，通過傅立葉變換，將非實域的軸參數轉換為在實域中的參數，因此，這個運動學轉換庫Transfomer對于不同的機器人類型是不同的，B&R的系統可支持14種不同的機器人類型，如SCARA,Tripod,也包括奇瑞所使用全關節型6自由度機器人。

圖3機器人系統框架圖

　　3.2系統軟件架構設計

　　控制系統軟件主要分為人機界面與下位機兩部分。機器人系統軟件架構如圖4所示

圖4機器人系統軟件架構圖

　　3.2.1人機界面設計功能

　　（1）主頁面

圖5主畫面

       　主界面主要是機器人處于工作狀態時的界面，該頁面的主要功能是執行程序，機器人進入工作狀態。可以進行中英文界面切換。主界面如圖5所示。

　　（2）設置頁面功能設計

　　編碼器清零

　　管理示教點位置

　　工具參數設置

　　密碼修改

　　I/O界面監控，可對I/O進行強制操作。

　　（3）文件管理功能

圖6文件管理畫面

　　創建新的程序

　　程序復制

　　文件刪除

　　程序加載

　　（4）程序界面

　　程序的編輯

　　點的示教操作

　　程序的試運行

　　（5）Move界面

　　在該界面，對機器人進行點動操作，其可實現包括：

　　機器人坐標系的選擇

　　設置機器人點動速度

　　實時顯示六個軸的位置狀態

圖7奇瑞機器人的Move畫面

　　（6）報警畫面

　　當前報警的清除

　　歷史報警查詢

　　（7）可視化的I/O維護界面

　　對于奇瑞的機器人系統，為了提高系統維護方面的簡便性，結合B&RX20系列本身所具有的可視功能，對每個I/O點進行監控，當出現問題時，系統可自動顯示故障點所在，給予現場維護人員直接的技術支持，及時的進行處理。

圖8可視化的I/O維護界面

　　3.3力矩前饋控制技術

　　在機器人系統中普遍存在的問題就是當機器處于高速運行，并運行范圍較大時，則出現振動和運行軌跡偏差較大的現象，借助于B&R系統所具有的強大功能，工程師們對機器人系統進行了仿真分析，對影響抖動和軌跡偏差的因素進行仿真實現，調整控制參數來實現機器人系統的抖動降低和偏差問題。

　　通過MATLAB/Simulink對機器人系統進行建模，對機器人的各個運動軸過程中的耦合過程進行分析，尋找影響系統抖動的因素，并通過力矩的前饋算法設計，對這些軸耦合過程中的偏差和抖動進行補償設計，基于建模的MATLAB/Simulink建模后，其可通過StateflowWorkshop等工具自動生成代碼，這些代碼可以直接導入到B&RAutomationStudio上可以直接運行，這樣可以實現從仿真到硬件在環測試(HardwareIntheLoop)的直接運行。

　　力矩前饋控制技術是目前最先進的解決機器人運動過程中的抖動和偏差的方案，借助控制系統的強大能力，得以在奇瑞的機器人上實現，取得了非常明顯的效果。

　　4、結論

　　工業機器人作為現代制造業主要的自動化裝備之一，使焊接自動化取得了革命性進步，在提升企業技術水平，穩定產品質量，提高生產效率，實現文明生產等方面具有重大作用。這些年，隨著國內汽車制造業的迅猛發展，機器人技術作為先進制造技術的主要手段得以廣泛應用。借助于POWERLINK通信技術、智能型的ACOPOSMulti驅動器、高性能的APC820工控機以及多平臺性能的AutomationStudio軟件開發工具，使得基于貝加萊系統開發的這款機器人整體性能達到國際領先水平，這是一個非常具有競爭力的產品設計。