PRJ-Z型喷浆机器人的研制与开发

    
    直接控制级是直接面对被控对象的， 喷浆机器人共有6 个自由度， 每个自由度都有自己的相对独立的控制器。它由控制器、功率放大器、I/O驱动电路组成。其任务是接收规划级发来的指令，完成规划级规定的运动控制；接收相关自由度的传感器信息并进行预处理， 然后送规划级， 以便进行下一轮的运动轨迹规划；完成对控制器、伺服放大器等的故障诊断， 并把诊断结果送规划级， 以便做出相应处理。 
    
    控制器是伺服控制系统的关键部件， 其核心由In tel80c196KC 单片微机系统及CAN 控制器构成。为了满足控制性和可靠性的要求， CAN 控制器与其接口之间采用了隔离措施， 反馈元件选用了高可靠性、高精度和长寿命的旋转变压器及数字转换器XSZ。控制器的控制量输出采用精度高的高速输出HSO 来获得PWM 输出， 经光电隔离后， 再经有源滤波器获得直流控制电压送往伺服放大器。 
    
    2. 3恶劣环境下的可靠性设计 
    
    可靠性问题是工程化机器人的最关键问题之一， 也是我国机器人产品普遍存在的弱点和难点，恶劣环境下的机器人可靠性问题则更难[ 5 ]。就整机而言， 最易出问题的是电控系统， 其次是液压系统。 
    
    2. 3. 1电控系统的可靠性设计 
    
    为了获得喷浆机器人的高可靠性， 采用了高可靠的元器件、容错技术、三防技术、电磁兼容技术、抗干扰技术和防爆技术。 
    
    （1） 为了解决控制系统的可靠性问题， 对规划级和控制级分别作了冗余配置， 实现了容错设计，它们的结构示意图见图3 和图4。
    

    （2） 为解决电磁兼容性、散热与冷却、防潮、防蚀、防霉变和抗振等， 考虑到本机器人的工作环境与野战设备相近， 故完全按军用计算机加固技术进行了加固。所以， 该电控系统实为加固计算机控制系统。 

    （3） 为提高电路本身可靠性， 单片微机与I/O通道均采用了严格的隔离措施， 对模拟量和开关量均实行隔离， 在输入通道中采用双线采样、差动输入、线性隔离和有源滤波等；对电源， 采用变压器隔离， 干扰抑制器滤波等。 

    （4） 防爆方面， 本系统设计成隔爆兼本安型，并取得了国家级防爆检验合格证。 
    
    2. 3. 2液压系统的可靠性设计 
    
    液压系统中最易出问题的是电液比例阀， 为了提高液压系统的可靠性， 一是精心设计， 为了防爆和保护恶劣环境中的比例阀及各种电磁阀， 对油路采用集成化设计， 将所有阀集中设计在同一配流块的同一面上， 而后将该面设计为防爆箱的一面， 使所有阀均处于防爆箱内， 达到既防爆又防护的双重效果， 十分经济、合理；二是注重整体质量， 对任何一个局部都十分重视， 防止出现某个元件、甚至一个管接头影响全局的情况。 
    
参考文献: 
[ 1 ]王焕文， 王继良. 锚喷支护. 北京：煤炭工业出版社，1989 
[ 2 ]李云江， 樊炳辉， 江浩， 等. 喷浆机器人的设计与实现. 机械科学与技术， 2001， 20 （2） ：189～ 190 
[ 3 ]刘长年. 液压伺服系统的分析与设计. 北京：科学出版社， 1985 
[ 4 ]李云江， 荣学文， 樊炳辉， 等. 大型隧道喷浆机器人液压系统设计. 中国机械工程， 2001， 12 （7） ：735～737 
[ 5 ]苏学成， 樊炳辉， 李贻斌， 等. 试论煤矿机器人的研究与开发. 机器人， 1995， 17 （2） ：123～ 127 

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