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摘 要：搬运机器人的伺服系统，目前普遍应用的是以级次掌控、总线讯息、交流程控、数值信息加工、内部结构保护等为主要内容的智能化的数字信息控制手段，不仅确保了伺服系统的安全、高效运行，而且实现了精准、高速、稳定的良好性能。本文对搬运机器人伺服系统的技术质量控制和级次管理进行了分析，并且全面地阐述了定位系统、速率环比、技术参数和设施保护等应当把握的重点内容，对提高伺服系统的控制技术，具有一定的参考价值。
关键词：搬运机器人；伺服系统；设计研究
引言
搬运机器人达到精准、科学的轨迹运行是实现伺服技术功能目标定位的重要保障。目前在搬运机器人伺服系统的应用前景上分析，伴随着机器人在各个领域、各个行业越来越广泛的推广应用，其所从事的工作事项越来越具有很强的技术难度，这就给伺服技术的安全、高效、稳定、科学、动感等性能的发挥带来了很高的要求。同时，随着数字化信息技术普及程度的日益广泛，特别是DSP等技术方法的不断推陈出新，给机器人伺服技术的变革带来了巨大的发展空间，也使得这种伺服系统日益探索应用了许多的新技术和新方法，比如建立交流程控、数值加工等，不仅使得机器人伺服系统满足了高速、精确的目标要求，而且越来越能够独立承担非常复杂的各种任务。
本文结合南方某省的搬运机器人为例，围绕机器人的稳定、精准、防干扰性能，科学地分析阐述了伺服技术的技术特性和研发思路，并对数字信息处理等技术方法的应用推广和设计理念、设施保护等内容进行了探究。
1 搬运机器人伺服系统的级次控制思路和技术标准
该省设计研发这种搬运机器人主要是为了适应浇筑施工环节的技术要求，并且充分考虑到这种机器人的通用效果。所以在设计的时候，将其打造为了固定变量取值为6的现代化机器人，并设计了包括上臂摇动、下臂摇动、腰间回环、手腕摇动、手腕回旋、下臂回环等6项内容在内的活动功能关节，按照浇筑施工现场操作的有关部署，依据一定时间控制能够由热炉内舀出铝制液体，服务于8个机器设备铸模使用。而且在设计这种搬运机器人的时候，要使其能够在3.5米半径的区域内顺畅运转，最后环节的多次确定位置的误差上下不能高于3毫米，按照搬运机器人每个关节的误差折算，上下不能超过0.049度。同时，要严格控制伺服系统的安全、稳定性能，通过技术指标控制，避免机器人在实现搬运伺服功能的时候出现铝制液体流出或者影响浇筑效果。
同时，在对搬运机器人进行技术参数控制的时候，运用了管理、控制、伺服等级次方法，使承担主要控制功能的网络信息系统得到了减负，降低了伺服技术的运行期间。利用管理的技术方法，通常是加强搬运机器人离线状态监控，对其运行的空间事先合理预设，使其能够在进行浇筑环节操作的时候，发挥图形设计、现场示范、纠错调整以及现场施工信息数据的检索、查询、质量问题的排查和定期展现等作用。利用控制的技术方法，一般是依据定位传感设施提供的定位信息，在预定时间内设置出一定的路径，同时将测算出来的下级信息传送给伺服技术进行处理。而伺服技术主要解决的是对搬运机器人的运动功能进行科学掌控，并依据施工标准和设计的精确系数确保机器人能够达到预定的运动轨迹完成工作任务。
2 搬运机器人伺服系统的设计要求
对于搬运机器人来说，伺服系统主要承担任务事项的执行工作，因此，伺服系统的安全、可靠工作，对搬运机器人的总体运行有着至关重要的影响。
一是交流程控。近年来，这种程控驱动技术方法得到了快速的发展，由于本身结构不大、重量很小、能耗量低、适应性强、坚固性高、安全可靠、经久耐用，同时在调速方面有着很好的效果，在未来的发展中很有可能会替换掉直流驱动技术。搬运机器人在各个关节的运行驱动中，全部使用了交流程控的驱动技术，在组件构成上应用的是永磁式同步无刷电机，并且通过自动控制技术确保了频率的变换和速率的调节。
二是三环系统。由于搬运机器人对不利环境的适应性很强，承受重力的性能很高，在发挥伺服技术功能的时候，不仅应当妥善解决稳定性和动态化的设计要求，而且应当注意对外界干扰的防范。本文所提到的搬运机器人就通过这种三环系统较好地实现了伺服功能（详见图2）。但是由于三环伺服控制技术虽然具有良好的稳定和防干扰能力，不过从需要的频率特性上来看，外环的要比内环的低很多，着就制约了外环控制系统的反应性能。所以通常使用一种新型组件，改进内环频率特性，确保系统运行速率，提升有效的防止干扰和可靠性能。
三是伺服系统。构成伺服模式的主要设施包括位控板、放大器、SM电机、编码仪和减速器等。其中SM电机应用的是进口的永磁式系统，可以承受的电力负荷非常高，在机器人中应用非常好。编码仪主要是对SM旋转速率和定位进行监测，而且根据6个运动关节监控机器人运行的精准情况，并运用减速器通过间接程控的方法实现较大的输送力矩确保搬运机器人能够高效做工。由于减速器在每个关节点上都进行了安装，不仅提高了反应速度，而且不会产生很大的转动惯力，运行效率非常好。放大器使用的是变频设施，具有绝缘效果，关节运动产生的功率一般不大，但是启闭的速率却非常高，作用非常显著。位控板的性能一般是接发控制指令，对定位信息做出反应，测算关节运动误差，实现每个关节的伺服系统控制目标，由于构成材料的关键组件是芯片系统，相当于计算机网络设備，具有良好的信号反应和处置性能，而且由于采用了总线控制技术，确保了信息数据的安全、精准、高效地传输，实现了搬运机器人伺服系统的科学运转。
四是参数系统。一般情况下，搬运机器人需要承受的外界应力水平和惯性具有一定的差异性，运行速率也具有一定的不同，但是由于6个关节的动作需要一定的协作性，每个关节的运动都会对搬运机器人位置检测的精确性和动作进行的稳定度产生制约，所以控制技术参数，保障伺服技术的效果是一项非常重要的工作。比如，需要考量电流的跟踪运行轨迹，科学控制电流环的技术参数，确保提升反应速率，无需进行后期的调控，确保搬运机器人伺服系统安全、稳定的运转，同时，由于功率组件启闭迅速，还要尽量改进电流设施的频率特性，确保外环具有稳定的运行性能。
四是保护系统。为了充分保证搬运机器人的安全、稳定动作，就需要对软件硬件设施予以保护。一方面，要妥善地保护硬件设施，一旦搬运机器人伺服系统出现了故障，比如，伺服放大器设施承受的热量过大，电源电压超过了极限负荷，电机运行的速率超过了=极限或者电机承受的电力负荷值过大，编码器在信息的传输上出现了误差，电源相级缺失，就要及时切断主电路的电源，对电力系统进行保护。另一方面，要妥善保护软件设施，主要是对位控板进行保护，比如结合关节的动作，跟踪监测误差情况，并及时做出纠错调整，或者暂停关节动作，避免出现机械碰撞的事故，影响伺服系统的正常运行。
3 结束语
综上所述，搬运机器人伺服技术基于交流程控、三环系统、技术参数的科学把握和对硬件软件设施的及时防护，确保了良好的反应机制和防扰动性能，确保了机器人在承担工作任务的时候能够及时、快速、稳定、高效地按照精准轨迹运行，相信应用推广前景将非常广阔。■
参考文献
[1] 郭毓、马勤弟、许春山、胡斌、毛建.搬运机器人伺服系统的研究（J）.南京理工大学学报.2001（3）.
[2]昊广顺、凌 雷、方素香、王 玉果.PLC在搬运机器人控制系统中的应用（J）.2006（2）.
[3]吴凤江、孙奎.基于PROFIBUS总线的搬运机器人伺服控制系统（J）.伺服控制.2009（2）.
关键词：搬运机器人；伺服系统；设计研究
引言
搬运机器人达到精准、科学的轨迹运行是实现伺服技术功能目标定位的重要保障。目前在搬运机器人伺服系统的应用前景上分析，伴随着机器人在各个领域、各个行业越来越广泛的推广应用，其所从事的工作事项越来越具有很强的技术难度，这就给伺服技术的安全、高效、稳定、科学、动感等性能的发挥带来了很高的要求。同时，随着数字化信息技术普及程度的日益广泛，特别是DSP等技术方法的不断推陈出新，给机器人伺服技术的变革带来了巨大的发展空间，也使得这种伺服系统日益探索应用了许多的新技术和新方法，比如建立交流程控、数值加工等，不仅使得机器人伺服系统满足了高速、精确的目标要求，而且越来越能够独立承担非常复杂的各种任务。
本文结合南方某省的搬运机器人为例，围绕机器人的稳定、精准、防干扰性能，科学地分析阐述了伺服技术的技术特性和研发思路，并对数字信息处理等技术方法的应用推广和设计理念、设施保护等内容进行了探究。
1 搬运机器人伺服系统的级次控制思路和技术标准
该省设计研发这种搬运机器人主要是为了适应浇筑施工环节的技术要求，并且充分考虑到这种机器人的通用效果。所以在设计的时候，将其打造为了固定变量取值为6的现代化机器人，并设计了包括上臂摇动、下臂摇动、腰间回环、手腕摇动、手腕回旋、下臂回环等6项内容在内的活动功能关节，按照浇筑施工现场操作的有关部署，依据一定时间控制能够由热炉内舀出铝制液体，服务于8个机器设备铸模使用。而且在设计这种搬运机器人的时候，要使其能够在3.5米半径的区域内顺畅运转，最后环节的多次确定位置的误差上下不能高于3毫米，按照搬运机器人每个关节的误差折算，上下不能超过0.049度。同时，要严格控制伺服系统的安全、稳定性能，通过技术指标控制，避免机器人在实现搬运伺服功能的时候出现铝制液体流出或者影响浇筑效果。
同时，在对搬运机器人进行技术参数控制的时候，运用了管理、控制、伺服等级次方法，使承担主要控制功能的网络信息系统得到了减负，降低了伺服技术的运行期间。利用管理的技术方法，通常是加强搬运机器人离线状态监控，对其运行的空间事先合理预设，使其能够在进行浇筑环节操作的时候，发挥图形设计、现场示范、纠错调整以及现场施工信息数据的检索、查询、质量问题的排查和定期展现等作用。利用控制的技术方法，一般是依据定位传感设施提供的定位信息，在预定时间内设置出一定的路径，同时将测算出来的下级信息传送给伺服技术进行处理。而伺服技术主要解决的是对搬运机器人的运动功能进行科学掌控，并依据施工标准和设计的精确系数确保机器人能够达到预定的运动轨迹完成工作任务。
2 搬运机器人伺服系统的设计要求
对于搬运机器人来说，伺服系统主要承担任务事项的执行工作，因此，伺服系统的安全、可靠工作，对搬运机器人的总体运行有着至关重要的影响。
一是交流程控。近年来，这种程控驱动技术方法得到了快速的发展，由于本身结构不大、重量很小、能耗量低、适应性强、坚固性高、安全可靠、经久耐用，同时在调速方面有着很好的效果，在未来的发展中很有可能会替换掉直流驱动技术。搬运机器人在各个关节的运行驱动中，全部使用了交流程控的驱动技术，在组件构成上应用的是永磁式同步无刷电机，并且通过自动控制技术确保了频率的变换和速率的调节。
二是三环系统。由于搬运机器人对不利环境的适应性很强，承受重力的性能很高，在发挥伺服技术功能的时候，不仅应当妥善解决稳定性和动态化的设计要求，而且应当注意对外界干扰的防范。本文所提到的搬运机器人就通过这种三环系统较好地实现了伺服功能（详见图2）。但是由于三环伺服控制技术虽然具有良好的稳定和防干扰能力，不过从需要的频率特性上来看，外环的要比内环的低很多，着就制约了外环控制系统的反应性能。所以通常使用一种新型组件，改进内环频率特性，确保系统运行速率，提升有效的防止干扰和可靠性能。
三是伺服系统。构成伺服模式的主要设施包括位控板、放大器、SM电机、编码仪和减速器等。其中SM电机应用的是进口的永磁式系统，可以承受的电力负荷非常高，在机器人中应用非常好。编码仪主要是对SM旋转速率和定位进行监测，而且根据6个运动关节监控机器人运行的精准情况，并运用减速器通过间接程控的方法实现较大的输送力矩确保搬运机器人能够高效做工。由于减速器在每个关节点上都进行了安装，不仅提高了反应速度，而且不会产生很大的转动惯力，运行效率非常好。放大器使用的是变频设施，具有绝缘效果，关节运动产生的功率一般不大，但是启闭的速率却非常高，作用非常显著。位控板的性能一般是接发控制指令，对定位信息做出反应，测算关节运动误差，实现每个关节的伺服系统控制目标，由于构成材料的关键组件是芯片系统，相当于计算机网络设備，具有良好的信号反应和处置性能，而且由于采用了总线控制技术，确保了信息数据的安全、精准、高效地传输，实现了搬运机器人伺服系统的科学运转。
四是参数系统。一般情况下，搬运机器人需要承受的外界应力水平和惯性具有一定的差异性，运行速率也具有一定的不同，但是由于6个关节的动作需要一定的协作性，每个关节的运动都会对搬运机器人位置检测的精确性和动作进行的稳定度产生制约，所以控制技术参数，保障伺服技术的效果是一项非常重要的工作。比如，需要考量电流的跟踪运行轨迹，科学控制电流环的技术参数，确保提升反应速率，无需进行后期的调控，确保搬运机器人伺服系统安全、稳定的运转，同时，由于功率组件启闭迅速，还要尽量改进电流设施的频率特性，确保外环具有稳定的运行性能。
四是保护系统。为了充分保证搬运机器人的安全、稳定动作，就需要对软件硬件设施予以保护。一方面，要妥善地保护硬件设施，一旦搬运机器人伺服系统出现了故障，比如，伺服放大器设施承受的热量过大，电源电压超过了极限负荷，电机运行的速率超过了=极限或者电机承受的电力负荷值过大，编码器在信息的传输上出现了误差，电源相级缺失，就要及时切断主电路的电源，对电力系统进行保护。另一方面，要妥善保护软件设施，主要是对位控板进行保护，比如结合关节的动作，跟踪监测误差情况，并及时做出纠错调整，或者暂停关节动作，避免出现机械碰撞的事故，影响伺服系统的正常运行。
3 结束语
综上所述，搬运机器人伺服技术基于交流程控、三环系统、技术参数的科学把握和对硬件软件设施的及时防护，确保了良好的反应机制和防扰动性能，确保了机器人在承担工作任务的时候能够及时、快速、稳定、高效地按照精准轨迹运行，相信应用推广前景将非常广阔。■
参考文献
[1] 郭毓、马勤弟、许春山、胡斌、毛建.搬运机器人伺服系统的研究（J）.南京理工大学学报.2001（3）.
[2]昊广顺、凌 雷、方素香、王 玉果.PLC在搬运机器人控制系统中的应用（J）.2006（2）.
[3]吴凤江、孙奎.基于PROFIBUS总线的搬运机器人伺服控制系统（J）.伺服控制.2009（2）.