MOTOMAN機(jī)器人的產(chǎn)品開發(fā)不斷創(chuàng)新，始終走在機(jī)器人技術(shù)研究開發(fā)的前列。當(dāng)前正投入使用的是具有國(guó)際先進(jìn)水平的MOTOMAN-NX100機(jī)器人控制器及其與之配套的HP系列通用機(jī)器人和專門用途的E(Expert)系列機(jī)器人。

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用規(guī)模與水平也呈持續(xù)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。MOTOMAN機(jī)器人是國(guó)際上最著名的工業(yè)機(jī)器人品牌之一，其卓越的品質(zhì)和性能，可以滿足用戶的各種需求，因此在我國(guó)保持了相當(dāng)高的市場(chǎng)份額。 MOTOMAN系列機(jī)器人品種、規(guī)格齊全，2005年產(chǎn)量超過15000臺(tái)，持續(xù)保持了高速增長(zhǎng)。由于其結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)異、功能強(qiáng)大，以及較高的性價(jià)比，成為用戶的首選之一。

為了保持在世界上的領(lǐng)先地位，MOTOMAN機(jī)器人的產(chǎn)品開發(fā)不斷創(chuàng)新，始終走在機(jī)器人技術(shù)研究開發(fā)的前列。其成系列的新型機(jī)器人大

致5年左右升級(jí)一代。當(dāng)前正投入使用的是具有國(guó)際先進(jìn)水平的MOTOMAN-NX100機(jī)器人控制器(見圖1)及與之配套的HP系列通用機(jī)器人和專門用途的E(Expert)系列機(jī)器人。

NX100的開發(fā)理念

NX100以往采用的控制器分別是MRC和XRC。XRC以其豐富的多軸獨(dú)立、協(xié)調(diào)功能為代表，受到來自市場(chǎng)的好評(píng)。從應(yīng)用上來講，MRC的主要特點(diǎn)是完善了弧焊功能的配備;XRC則進(jìn)一步增加了點(diǎn)焊、噴涂等用途。

為了使機(jī)器人適應(yīng)從以單元為中心的生產(chǎn)系統(tǒng)到以生產(chǎn)線為中心的生產(chǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，不僅需要焊接、涂裝等功能的開發(fā)，還需要適應(yīng)不同的生產(chǎn)方法。以單元為中心的系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)器人是主角;而在以生產(chǎn)線為中心的系統(tǒng)中，機(jī)器人只是系統(tǒng)的一部分，要適應(yīng)系統(tǒng)的需要。為此，設(shè)計(jì)開發(fā)的機(jī)器人必須可以柔性地適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)，在出現(xiàn)故障時(shí)可以迅速修復(fù)而不至于影響整條生產(chǎn)線，并且綜合考慮系統(tǒng)的整合與設(shè)置、培訓(xùn)和降低成本等因素。當(dāng)然，機(jī)器人的設(shè)計(jì)開發(fā)還包括提高用戶的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)作業(yè)的品質(zhì)等常規(guī)要求。

NX100的功能提高與改善

提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)能力。NX100將以太網(wǎng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置，支持FTP、HTTP、DHCP、DNS、SMTP等通訊協(xié)議，可以將焊接電流、電壓以及機(jī)器人位置、速度等機(jī)器人內(nèi)部信息在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上顯示，使技術(shù)人員隨時(shí)掌握工作狀態(tài);對(duì)于I/O狀態(tài)，可通過在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的梯形圖進(jìn)行監(jiān)控，迅速查明故障原因。NX100還可以對(duì)應(yīng)各種常用現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊，由此可以大幅提高I/O點(diǎn)數(shù)與通訊量，并開發(fā)出PCI總線快速拔插型用于各種總線的應(yīng)用，這些總線包括Profibus、DeviceNet、CC-Link、Lon Works、ControlNet、M-net等。

提高操作性、維護(hù)性。NX100在示教盒顯示器上裝備了觸摸屏，大量采用的圖標(biāo)和圖形提高了控制器的操作性。此外，NX100采用WindowsCE作為示教盒的操作系統(tǒng)，各種文字顯示的轉(zhuǎn)換更加便利，還可實(shí)現(xiàn)利用瀏覽器來閱覽電子手冊(cè)，進(jìn)行故障診斷。通過改善用戶界面分層結(jié)構(gòu)，并將主菜單圖標(biāo)置于常駐位置，再結(jié)合觸摸屏的使用，可以減少畫面調(diào)出操作時(shí)間約40%。另外，設(shè)置了快捷鍵、輔助鍵等功能鍵，進(jìn)一步提高了操作的便利性。新增加的諸如故障診斷、梯形圖編輯、用戶操作界面等功能，大幅擴(kuò)充了梯形圖的程序容量，使控制器的整體操作性能有了顯著提高。

提高運(yùn)動(dòng)控制性能。對(duì)原有的ARM(高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制)功能進(jìn)一步加以改進(jìn)，實(shí)施了指令最優(yōu)化和伺服最優(yōu)化，將指令追蹤的延遲最小化。因此，機(jī)器人的軌跡精度在原有基礎(chǔ)上提高了50%。圖2所示為一臺(tái)NX100控制4臺(tái)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)。

在安裝汽車點(diǎn)焊線時(shí)，為減少CAD中設(shè)計(jì)的動(dòng)作程序在實(shí)際使用時(shí)因示教誤差引起的示教調(diào)整工作量，提高激光焊接和切割等作業(yè)的品質(zhì)，對(duì)機(jī)器人的絕對(duì)位置精度提出了相當(dāng)高的要求。因?yàn)闄C(jī)器人在實(shí)際工作時(shí)，由于重力原因，會(huì)造成軸位置的重力下垂變形。如果在線示教，會(huì)排除這些影響直接示教出可用的程序。但是當(dāng)進(jìn)行離線示教時(shí)，這些重力變形的影響，將使程序的位置產(chǎn)生誤差。NX100的ARM功能中，增加了重力變形補(bǔ)償功能，可根據(jù)機(jī)器人所處的不同位置和重力產(chǎn)生的不同影響，進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償，保證位置精度。因此，離線編程產(chǎn)生的動(dòng)作示教程序，可以達(dá)到更高的位置精度。

當(dāng)機(jī)器人高速運(yùn)動(dòng)后到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，如果迅速地停止，將有可能產(chǎn)生振動(dòng)，影響在目標(biāo)點(diǎn)的定位精度，從而對(duì)作業(yè)的品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，因此也相應(yīng)會(huì)降低作業(yè)的效率。NX100開發(fā)了新的運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)算方法，可以有效地抑制運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和停止時(shí)殘留的余振。根據(jù)實(shí)測(cè)，由于應(yīng)用了新的控制算法，振幅減小為原來的1/4左右。此功能不但適應(yīng)于點(diǎn)焊機(jī)器人，而且對(duì)弧焊、涂膠等其他應(yīng)用也具有很好的效果。

應(yīng)用功能的豐富與擴(kuò)展。

在弧焊應(yīng)用中，NX100具備了數(shù)字焊機(jī)接口功能，可以對(duì)焊機(jī)發(fā)送數(shù)字命令，避免因電源電壓變化或者模擬電路誤差引起的模擬電壓命令精度誤差;增加了弧焊監(jiān)視功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視焊接電流的變化情況，從而保證焊接品質(zhì);焊接指令輸出時(shí)間預(yù)置功能可以設(shè)置相對(duì)機(jī)器人動(dòng)作命令略微早點(diǎn)發(fā)出起弧、熄弧命令的調(diào)整時(shí)間，以取得最佳的焊接效果。

在點(diǎn)焊應(yīng)用中，通過對(duì)點(diǎn)焊控制器輸入輸出信號(hào)的優(yōu)化控制和ARM功能的提高，進(jìn)一步改善了短節(jié)距動(dòng)作的高速性和穩(wěn)定性，使非作業(yè)時(shí)間大幅縮短;通過加壓時(shí)點(diǎn)焊鉗軸彎曲變形補(bǔ)償功能的高精度化和改善電極磨耗量的檢出及磨耗量的管理，提高了點(diǎn)焊焊接質(zhì)量;開發(fā)出電極軟接觸功能，無(wú)論焊鉗的開度大小，即使在進(jìn)行加壓動(dòng)作時(shí)，也可在最短時(shí)間實(shí)現(xiàn)軟接觸;焊鉗保護(hù)功能可在加壓出現(xiàn)上下電極不正對(duì)嚙合時(shí)實(shí)施保護(hù)。此外，NX100還具有各種形式的接觸命令、加壓命令和電極放開命令，極大地方便了實(shí)際應(yīng)用。NX100最多可實(shí)現(xiàn)12臺(tái)點(diǎn)焊鉗的自動(dòng)更換。

提高客戶化性能。利用原有的機(jī)器人命令語(yǔ)言INFORM擴(kuò)展而來的INFORMIII功能，可以訪問機(jī)器人系統(tǒng)的各種資源和內(nèi)部信息;可增加系統(tǒng)程序功能，進(jìn)行系統(tǒng)管理;增強(qiáng)了宏命令的應(yīng)用范圍和適應(yīng)性。

離線軟件更加豐富。與NX100相配合使用的各種離線軟件包括：用于機(jī)器人離線編程、仿真的MotoSimED、ROTSY，編程工具軟件JobEditor、LaderEditor，維修工具軟件Expert Maintenance System，監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)工具軟件Motocom、JobExchanger，應(yīng)用軟件ROTSY-PAL等。

硬件構(gòu)成特點(diǎn)

控制柜

CPU單元采用了PC總線結(jié)構(gòu)，但保持了原控制柜結(jié)構(gòu)優(yōu)良的操作性和可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高性能化和開放化。采用專用電源，加強(qiáng)了對(duì)瞬時(shí)停電的保護(hù)措施，提高了機(jī)器人接口電路基板的安全標(biāo)準(zhǔn)。

伺服電源投入單元通過高速串行通訊接受伺服控制基板控制。伺服電源投入的I/O信號(hào)和切斷伺服電源有關(guān)的I/O信號(hào)(超程、碰撞傳感、極限開關(guān)等)，采用高安全規(guī)格的雙回路電路，可實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)器的個(gè)別放開控制。接觸器控制信號(hào)也實(shí)行雙回路控制。

伺服驅(qū)動(dòng)單元由整流器及PWM放大器單功能模塊組成，整流器內(nèi)裝有CPU，可實(shí)現(xiàn)多功能控制。放大器因?yàn)椴捎媚K化，維修更換十分方便;采用高可靠性元器件，通斷次數(shù)在100萬(wàn)次以上;采用低損耗、低噪聲功率器件，節(jié)省能源。

示教盒

示教盒顯示器(見圖3)為16.51cm、 640×480像素彩色液晶顯示器，顯示的信息量為原來XRC的4倍以上。所有的操作鍵全部安裝在示教盒上，在手邊就可以進(jìn)行各種操作。示教盒備有PC卡插槽，可以方便地進(jìn)行各種作業(yè)程序以及用戶文件的上傳下載。用戶還可以利用PC插槽進(jìn)行串行模塊連接和使用串行通訊的傳感器連接。示教盒上還裝有3位安全開關(guān)，確保了操作者的人身安全。

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