3、系统软件设计

　　3.1机器人技术-TRF_Lib库支持

　　机器人技术是由齐次转换库作为核心的，是在CNC基础之上的一个应用，对于六自由度机器人系统，通过将X,Y,Z,Pitch,Yaw,Roll的各机器人轴转换为CNC的轴控制，此转换过程为一个多变量系统的耦合和解耦问题，通过傅立叶变换，将非实域的轴参数转换为在实域中的参数，因此，这个运动学转换库Transfomer对于不同的机器人类型是不同的，B&R的系统可支持14种不同的机器人类型，如SCARA,Tripod,也包括奇瑞所使用全关节型6自由度机器人。

图3机器人系统框架图

　　3.2系统软件架构设计

　　控制系统软件主要分为人机界面与下位机两部分。机器人系统软件架构如图4所示

图4机器人系统软件架构图

　　3.2.1人机界面设计功能

　　（1）主页面

图5主画面

　主界面主要是机器人处于工作状态时的界面，该页面的主要功能是执行程序，机器人进入工作状态。可以进行中英文界面切换。主界面如图5所示。

　　（2）设置页面功能设计

　　编码器清零

　　管理示教点位置

　　工具参数设置

　　密码修改

　　I/O界面监控，可对I/O进行强制操作。

　　（3）文件管理功能

图6文件管理画面

　　创建新的程序

　　程序复制

　　文件删除

　　程序加载

　　（4）程序界面

　　程序的编辑

　　点的示教操作

　　程序的试运行

　　（5）Move界面

　　在该界面，对机器人进行点动操作，其可实现包括：

　　机器人坐标系的选择

　　设置机器人点动速度

　　实时显示六个轴的位置状态

图7奇瑞机器人的Move画面

　　（6）报警画面

　　当前报警的清除

　　历史报警查询

　　（7）可视化的I/O维护界面

　　对于奇瑞的机器人系统，为了提高系统维护方面的简便性，结合B&RX20系列本身所具有的可视功能，对每个I/O点进行监控，当出现问题时，系统可自动显示故障点所在，给予现场维护人员直接的技术支持，及时的进行处理。

图8可视化的I/O维护界面

　　3.3力矩前馈控制技术

　　在机器人系统中普遍存在的问题就是当机器处于高速运行，并运行范围较大时，则出现振动和运行轨迹偏差较大的现象，借助于B&R系统所具有的强大功能，工程师们对机器人系统进行了仿真分析，对影响抖动和轨迹偏差的因素进行仿真实现，调整控制参数来实现机器人系统的抖动降低和偏差问题。

　　通过MATLAB/Simulink对机器人系统进行建模，对机器人的各个运动轴过程中的耦合过程进行分析，寻找影响系统抖动的因素，并通过力矩的前馈算法设计，对这些轴耦合过程中的偏差和抖动进行补偿设计，基于建模的MATLAB/Simulink建模后，其可通过StateflowWorkshop等工具自动生成代码，这些代码可以直接导入到B&RAutomationStudio上可以直接运行，这样可以实现从仿真到硬件在环测试(HardwareIntheLoop)的直接运行。

　　力矩前馈控制技术是目前最先进的解决机器人运动过程中的抖动和偏差的方案，借助控制系统的强大能力，得以在奇瑞的机器人上实现，取得了非常明显的效果。

　　4、结论

　　工业机器人作为现代制造业主要的自动化装备之一，使焊接自动化取得了革命性进步，在提升企业技术水平，稳定产品质量，提高生产效率，实现文明生产等方面具有重大作用。这些年，随着国内汽车制造业的迅猛发展，机器人技术作为先进制造技术的主要手段得以广泛应用。借助于POWERLINK通信技术、智能型的ACOPOSMulti驱动器、高性能的APC820工控机以及多平台性能的AutomationStudio软件开发工具，使得基于贝加莱系统开发的这款机器人整体性能达到国际领先水平，这是一个非常具有竞争力的产品设计。