（６）机 器人 安 全 防 护 功 能 ：为 了 防 止 控 制 系 统 出 现故 障 时致使 机构 损 坏 ，需 在 机 械 限位 前 加 光 电限 位 开关 ，当检测 到异 常信 号后 ，做停 机处 理并 给 出警告 信 号 ，以 防事故 的发 生 。 １．２ 控 制 系统 结 构
从 喷涂机 器 人控 制 系 统 需 实 现 的功 能 可 以看 出 ， 该 系统 应具有 前 向通 道 （传 感器 ）、后 向通 道 （电机及 喷 枪 阀等 的控 制）、数据 运 算 处 理部 分 （决 定控 制 时机 和 方式 ）及 人机 界 面 ，是 一个 闭环 控制 系统 。由于 ＰＣ１０４ 嵌入 式 系统 的运 算 处理 功 能 强 、可 靠 性 高 、体 积 小 、调 试 方便 、且成 本 低 ，因此 采 用 ＰＣ１０４作 为 控 制 系 统 的 主机 。另外 ，采 用运 动 控 制 卡对 喷涂 机 器 人 的各 关 节 进 行运 动控 制 。这 样 ，整 个 控 制 系 统 可划 分 为 ＰＣ１０４ 嵌 入式 主板 模块 、执 行 机 构 驱 动 电路 、传 感 器 、电 源 和 控 制 面板几 部分 ，控 制 系 统 的 总体 结 构 框 图 如 图 １所 示 。 ２ 控 制 系统硬 件 设计
迹 文 件 编 辑 及 自动 喷 涂 等 作 业 任 务 。该 控 制 系 统 具 有 结 构 简 单 、便 于 维 护 、开 发 周 期 短 、 可 靠 性 高 等特 点 。
关键 词 ：喷 涂 机 器 人 ｝控 制 系 统 ；运 动 控 制 卡
中 田 分 类 号 ：ＴＰ２４２．２
பைடு நூலகம்
文 献 标 识 码 ：Ａ
江 五 讲 ，林 威
（华 中科 技 大 学 机 械 科 学 与工 程 学 院 ， 湖 北 武 汉 ４３００７４）
摘 要 ： 设 计 了一 种 空 间五 自由度 喷 涂 机 器 人 的控 制 系 统 ， 包 括 控 制 系统 的硬 件 与软 件 结构 。该 控 制 系 统 采 用
ＰＣ１０４主 板 ， 配 以 ＡＤＴ８３６运 动控 制 卡 ，实 现 了机 器 人 空 间 ５个 关 节 的 协 调 控 制 ，可 进 行 喷 涂 轨 迹 示 教 、轨
（４）电机 超速 报 警 及 处 理 功 能 ：选 用 合 适 的增 量
编码 器 采集 各关 节 的转 动 角 度 信 号 ，当采集 到 的转 动 速 度超 过设 定 的最 大速 度 时 ，做 停 机 处 理 并 给 出警 告 信 号 ，以 防事故 的发 生 。
（５）人机 交互 功 能 ：通过 ＬＣＤ触 摸屏 提供 用 户操 作 接 口（按 键和 显示 ），能 让 用 户方 便 地 了解 系 统状 态 和设 定喷 涂机 器人 的工 作方 式 。
本 喷涂 机 器 人 控 制 系 统 ＰＣ１０４模 块 选 用 研 华 ＰＣＭ一３３４３Ｆ，其 主 要 特 点 为 ：采 用 高性 能 低 功 耗 ＣＰＵ 模块 ，ＣＰＵ 速 度 １．０ ＧＨｚ，带有浮 点运 算单 元 ，在 板 集 成 了 ２５６ ＭＢ内存 （最大 可支 持 ５１２ ＭＢ）、显 示 控制 器 （支 持 ＬＣＤ显 示 ）、以太 网控 制器 等［２］。运 动控 制卡 选 用 国产众 为兴 的 ＡＤＴ一８３６运 动控制 卡 ，该运 动控 制卡
控 制 系统是 机 器 人 的关 键 部分 ，机 器 人 整 体 功 能 的实现 在很 大程 度 上都 依 赖于控 制 系统 的功 能 。分 析 喷 涂机 器人 的工作 任 务 ，总 结 出喷 涂 机 器 人 控 制 系 统 应 具备 以下功 能 ：
（１）机器 人 运 动 控 制 功 能 ：控 制 机 器 人 各 关 节 的 启 动／停 止和 正转 ／反 转 ，喷枪 阀 的启 ／闭 ，使 机 器 人 的 各 个关 节 能协 调地 工作 。
第 ５期 （总 第 １８６期 ） ２０１４年 １Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１０Ｎ
Ｎ ｏ．５ ０ｃｔ．
文 章 编 号 ：１６７２—６４１３（２０１４）０５—０１４７—０３
喷 涂机 器 人 控 制 系统设 计
（２）喷枪 速 度 控 制 功 能 ：能对 机 器人 末 端 喷 枪 的 行 走 速度 进行 调 节 ，并 采取 一 定 的措 施 保 证 其 运 动 速 度 的稳定 性 。
（３）机 器人 系统 供 电控 制 功 能 ：对 喷 涂 机 器 人 的 供 电进行 控 制 ，在 面 板上 显示 电源 供 电状 态 ，制 动 器需 加单 独 的供 电控 制 以方便 安 装调 试 。
０ 引 言 喷涂机 器 人是 一 种 常 用 的 工业 机 器 人 ，其研 究 与
应 用 已有 ４Ｏ多 年 的历史 。 目前 ，在 国 内喷涂 行业 中使 用 的 喷涂机 器 人绝 大 多数 还是 国外 大公 司生 产 的机 器 人 ，比如瑞 士 的 ＡＢＢ公 司 、德 国的 ＫＵＫＡ公 司以及 日 本 的 安川 电 机公 司 等口］。近 年 来 ，我 国 的华 南 理 工 大 学 、华 中科 技 大学 等 科研 机 构先 后 对 喷 涂 机 器 人 技 术 进 行 了深 入 的研 究 ，取 得 了不 少 进 展 。 国 内 的一 些 企 业 积 极 与机器 人 研究 机 构 开 展 项 目合 作 ，推 动 着 我 国 喷涂 机器 人技 术 的发 展 。本 文针 对低 成本 小 型喷 涂机 器人 的设 计要 求 ，以 自行设 计 的 五 自由度 喷涂 机 器 人 为对 象 ，采用 ＰＣ１０４主板 ，配 以 ＡＤＴ８３６运 动控 制 卡 ， 研究 开 发 了一套 机器 人控 制 系统 。 １ 喷 涂 机 器 人 控 制 系统 １．１ 控 制 系统 功 能
收 稿 日期 ：２０１４—０１—２３｝修 回 日期 ；２０１４—０３—２１ 作 者 简 介 ：江 五 讲 （１９８４一）。男 ，湖 北 黄 冈 人 ，在 读 硕 士 研 究 生 ，主 要 从 事 机 器 人 控 制 系 统 的 研 究 。