کابینت کنترل ربات صنعتی مؤلفه اصلی یک سیستم ربات صنعتی است که وظیفه دریافت دستورات از اپراتور یا سیستم اتوماسیون و کنترل حرکت و کار ربات را بر عهده دارد. طراحی و ساخت کابینت کنترل برای عملکرد ، ثبات و قابلیت اطمینان ربات بسیار مهم است. در این مقاله ، ما ترکیب کابینت کنترل ربات صنعتی را با جزئیات ، از جمله سخت افزار و نرم افزار معرفی خواهیم کرد.
I. ترکیب سخت افزار
ماژول قدرت
ماژول منبع تغذیه بخشی از تأمین انرژی کابینت کنترل است که وظیفه تبدیل قدرت ورودی AC به قدرت DC مورد نیاز ربات را بر عهده دارد. ماژول منبع تغذیه معمولاً شامل یکسو کننده ، فیلترها ، تنظیم کننده های ولتاژ و مدارهای حفاظت است. یکسو کننده قدرت AC را به قدرت DC پالس تبدیل می کند ، فیلتر موج دار در قدرت DC پالس را از بین می برد ، تنظیم کننده ولتاژ پایداری ولتاژ خروجی را تضمین می کند و مدار حفاظت در صورت غیر طبیعی از ماژول منبع تغذیه محافظت می کند.
کنترل کننده
کنترلر مؤلفه اصلی کابینت کنترل است که وظیفه دریافت دستورات از اپراتور یا سیستم اتوماسیون ، محاسبه مسیر و سرعت ربات و کنترل اتصالات و محرک های مختلف ربات را بر عهده دارد. کنترلر معمولاً شامل کنترلر اصلی ، کنترل کننده حرکت و رابط I/O است. کنترل کننده اصلی وظیفه پردازش دستورات سطح بالا و هماهنگی کار زیر سیستم های مختلف را بر عهده دارد ، کنترل کننده حرکت وظیفه تحقق کنترل حرکت روبات را بر عهده دارد و رابط I/O وظیفه برقراری ارتباط با دستگاه های خارجی را بر عهده دارد.
محرک
درایور قسمت خروجی قدرت کابینت کنترل است که وظیفه تبدیل دستورات کنترلر را به نیروی محرکه اتصالات و محرک های مختلف ربات بر عهده دارد. درایوها معمولاً شامل درایوهای سروو ، درایوهای پله ای و درایوهای DC هستند. درایوهای سروو با دقت بالا ، سرعت پاسخ بالا و پایداری بالا مشخص می شوند و برای برنامه های ربات با دقت بالا و پر سرعت مناسب هستند. درایوهای پله ای با ساختار ساده ، کم هزینه و کنترل آسان مشخص می شوند و برای برنامه های ربات کم سرعت و با دقت کم مناسب هستند. درایوهای DC با گشتاور بالا ، راندمان بالا و قابلیت اطمینان بالا مشخص می شوند و برای کاربردهای روباتیک سنگین و در مقیاس بزرگ مناسب هستند.
حسگر
سنسورها قسمت سنجش کابینت کنترل هستند که وظیفه تشخیص وضعیت حرکتی ، موقعیت ، سرعت ، گشتاور و سایر اطلاعات ربات را بر عهده دارد و این اطلاعات را به کنترل کننده می دهد. سنسورها معمولاً شامل رمزگذارها ، سنسورهای گشتاور ، سنسورهای لمسی ، سنسورهای بینایی و غیره هستند. از رمزگذارها برای تشخیص زاویه و سرعت مفاصل روبات استفاده می شود ، از سنسورهای گشتاور برای تشخیص گشتاور مفاصل روبات استفاده می شود ، از سنسورهای لمسی برای تشخیص وضعیت تماس بین ربات و شی و سنسورهای بصری استفاده می شود تا اطلاعات بصری را به دست آورند.
ماژول ارتباطی
ماژول ارتباطی بخشی از انتقال اطلاعات کابینت کنترل است که وظیفه انتقال اطلاعات از داخل کابینت کنترل به دستگاه های خارجی یا از دستگاه های خارجی به داخل کابینت کنترل را بر عهده دارد. ماژول ارتباطی معمولاً شامل ماژول اترنت ، ماژول ارتباطات سریال ، ماژول ارتباطات بی سیم و غیره است. از ماژول اترنت برای تحقق ارتباط بین کابینت کنترل و اترنت صنعتی استفاده می شود ، از ماژول ارتباطی سریال برای تحقق ارتباط بین کابینت کنترل و دستگاه های سریال استفاده می شود و ماژول ارتباطی بی سیم برای تحقق ارتباط بین کابینت کنترل و دستگاه های بی سیم استفاده می شود.
رابط دستگاه انسانی
HMI قسمت عملیاتی کابینت کنترل است که وظیفه وارد کردن دستورات اپراتور را به کابینت کنترل و نمایش اطلاعات وضعیت کابینت کنترل به اپراتور بر عهده دارد. HMI معمولاً از صفحه لمسی ، صفحه کلید ، ماوس ، چراغ های نشانگر ، نمایشگر و غیره تشکیل شده است. از صفحه لمسی و صفحه کلید برای وارد کردن دستورات اپراتور استفاده می شود ، از ماوس برای تحقق عملکرد دقیق استفاده می شود ، از نور نشانگر برای نشان دادن وضعیت کار کابینت کنترل استفاده می شود و از صفحه نمایش برای نمایش اطلاعات دقیق از کابینت کنترل استفاده می شود.
ماژول ایمنی
ماژول ایمنی قسمت محافظ کابینت کنترل است که در صورت وجود شرایط غیر طبیعی یا خطرناک وظیفه محافظت و هشدار ربات را بر عهده دارد. ماژول ایمنی معمولاً از یک دکمه توقف اضطراری ، سوئیچ درب ایمنی ، پرده ایمنی ایمنی و غیره تشکیل شده است. از دکمه توقف اضطراری برای محافظت از ربات در صورت وجود وضعیت غیر طبیعی یا خطرناک استفاده می شود. از دکمه توقف اضطراری برای متوقف کردن حرکت ربات بلافاصله هنگام وقوع ناهنجاری استفاده می شود ، از سوئیچ درب ایمنی برای تشخیص اینکه آیا منطقه ایمنی روبات مورد حمله قرار گرفته است یا خیر ، استفاده می شود و از پرده نور ایمنی برای تشخیص اینکه آیا شخص یا شیء در منطقه کاری روبات وجود دارد ، استفاده می شود.
ii. ترکیب نرم افزاری
سیستم عامل
سیستم عامل اساس نرم افزار کابینت کنترل است که وظیفه مدیریت منابع سخت افزاری کابینت کنترل و فراهم کردن محیطی برای عملکرد نرم افزار را بر عهده دارد. سیستم عامل های متداول شامل سیستم عامل در زمان واقعی (RTO) ، سیستم عامل های تعبیه شده (مانند لینوکس ، VXWorks و غیره) و سیستم عامل های عمومی با هدف (مانند ویندوز ، مکوس و غیره) است.
زبانهای برنامه نویسی ربات
یک زبان برنامه نویسی ربات یک زبان برنامه نویسی است که برای نوشتن برنامه های کنترل ربات استفاده می شود که درک و نوشتن آن آسان است ، اشکال زدایی و حفظ آن آسان است. زبانهای برنامه نویسی روبات مشترک شامل C/C ++ ، پایتون ، جاوا و غیره است.
کتابخانه Robot Kinematics و Dynamics
کتابخانه های Robot Kinematics و Dynamics کتابخانه های نرم افزاری هستند که برای محاسبه مسیر و سرعت یک ربات استفاده می شوند که شامل سینماتیک رو به جلو ، سینماتیک معکوس ، مدل سازی دینامیک و غیره است. این کتابخانه ها می توانند نوشتن برنامه های کنترل ربات را ساده کنند و قابلیت اطمینان و ثبات برنامه ها را بهبود بخشند.
الگوریتم های کنترل ربات
الگوریتم های کنترل ربات الگوریتم هایی هستند که برای تحقق کنترل حرکت ربات استفاده می شوند که شامل کنترل PID ، کنترل تطبیقی ، کنترل فازی و غیره است. این الگوریتم ها می توانند به طور خودکار پارامترهای کنترل را با توجه به حالت حرکت واقعی و محیط کار ربات تنظیم کنند تا کنترل دقیق و پایدار را تحقق بخشند.
پروتکل ارتباطی ربات
پروتکل های ارتباطی ربات پروتکل هایی هستند که برای تحقق ارتباط بین کابینت کنترل و دستگاه های خارجی استفاده می شوند که شامل Modbus ، Profibus ، EtherCat و غیره است. این پروتکل ها می توانند از قابلیت اطمینان و ارتباطات در زمان واقعی اطمینان حاصل کنند و سازگاری و گسترش سیستم ربات را بهبود بخشند.