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0、前言

　　奇瑞汽車股份有限公司是中國最大的自主品牌汽車生產商之一。目前，奇瑞公司已具備年產整車90萬輛、發動機65萬臺和變速箱40萬套的生產能力。隨著生產規模不斷擴大，對自動化生產線需求也越來越高，工業機器人的應用數量也越來越多。為了降低生產成本，奇瑞汽車從2007年開始自主研發工業機器人，目前已完成基于貝加萊工業自動化系統的第三代機器人的研發。

　　工業機器人主要有機械系統、控制系統、系統軟件三部分組成。

　　1、機械系統

　　1.1機械系統的組成

　　機器人機械系統主要由機械本體和外圍結構組成，如圖1所示。機械本體主要由底座部分、平衡缸部分、大臂、小臂部分和手腕部分組成。外圍結構主要由管線包以及一些管卡組成。

　圖1機器人機械系統組成

　　1.2機器人的性能參數

　　基于貝加萊系統的第三代機器人是奇瑞汽車股份有限公司自主研發的大負載工業機器人，型號為QB-165，最大負載165公斤，有六個自由度。該機器人也是我國自主研發的最先進的大負載工業機器人之一，各項性能參數達到國際先進水平，具體參數如表1所示。

表1機器人性能參數表

　　2、控制系統

　　整體總體架構如圖2所示。

　　控制系統選擇了貝加萊移動式面板作為示教器，該系統還包括APC820工控機、ACOPOSmulti伺服驅動器及電機，其系統主要部件和性能描述如下：

圖2基于貝加萊系統的機器人系統架構

      2.1移動式面板

　　移動式面板是用于機器人人機交互操作，如點動機器人，示教再現，動態顯示和參數調試等，MobilePanel的特點在于對于現場使用的機器人而言，多個機器人可共享一個面板，這樣可以降低HMI的成本。

　　IntelPXA270處理器

　　256MBDRAM

　　128MBFlash

　　以太網接口

　　USB1.1接口

　　除此之外，該面板還有31個系統按鈕用于操作，包括急停、操縱桿、鑰匙開關，非常適合于機器人系統的應用特點，并且，采用WindowsCEEmbedded操作系統，具有較強的實時任務處理能力。

　　2.2APC820工控機

　　2.2.1突破傳統設計理念

　　傳統的機器人均采用專用的控制系統硬件設計，然而傳統的硬件系統具有開發周期長、系統擴展不易，并且軟件編程不方便，這與傳統的PLC無法處理如此復雜的CNC和機器人齊次方程庫的算法有關，并且，另一方面，基于Windows架構的PC由于不具有實時性而無法處理實時任務，然而，隨著硬件技術的發展這些問題在今天已經由通用的平臺即可完成。

　　2.2.2運動控制與機器人處理

　　B&R的APC820是一個通用的PC硬件平臺，它可同時運行WindowsXP或WindowsCEEmbedded操作系統和AR(AutomationRuntime)實時操作系統，將復雜的圖形畫面任務由Windows處理，而將路徑規劃、軸控制任務由AR來處理。

　　2.2.3高魯棒性設計

　　從硬件設計本身而言，APC820遵循嚴格工業標準而設計，無風扇和無旋轉部件設計，并且內部無電纜連接而全部采用接插件連接方式，這樣可以保證機器具有高魯棒性特點。

　　2.2.4緊湊型設計

　　同時，APC820是與ACOPOSmulti伺服驅動器具有相同的安裝尺寸和規格的，這使得它無需額外的安裝機架，其尺寸設計與ACOPOSmulti的46mm寬度相同，直接安裝在系統的最左側，與驅動系統融為一體，并通過高速實時以太網EthernetPOWERLINK來連接。

　　2.3伺服驅動器與伺服電機

　　伺服驅動器采用的是貝加萊公司最新開發的智能型ACOPOSMulti驅動器，具有尺寸緊湊，模塊化結構，一個驅動器可以帶兩個伺服電機等特點；伺服電機選擇的是貝加萊公司設計的高精度，高動態響應，帶有多圈絕對式編碼器的同步伺服電機。

　　2.4實時以太網EthernetPOWERLINK

　　機器人系統是一個對于網絡的實時性要求非常高的應用,奇瑞機器人系統需要在生產現場實現高速、高精度的焊接加工，如果機器人的響應速度較慢的話則無法滿足快速的汽車生產需求，而為了加快生產速度和保障加工質量，必須降低控制任務的循環周期。

　　△S=△V*△t

　　△S-加工精度

　　△V-加工速度

　　△t-循環時間

　　若我們想提高加工速度又想提升加工精度，從控制角度分析而言，我們只有降低△t-即系統的循環時間，而基于總線的控制技術則需要由總線的刷新周期來配合控制系統的刷新周期，EthernetPOWERLINK是該系統采用的總線連接，POWERLINK是一個100Mbps傳輸速率的高性能網絡，具有高實時性，其系統同步時間為0.1uS,抖動遠小于1uS，通過直接交叉通信，可以實現軸與軸之間的直接通信，從而提高系統的響應能力。

       2.5控制系統先進性

　　由于工控機APC820提供強大的運算能力以及通過高速實時以太網POWERLINK（100Mbps）連接工控機與伺服驅動器，使得能夠實現復雜的運動控制算法對伺服電機的集中式控制，并且能夠實現一臺工控機對多臺6軸機器人的控制。

　　貝加萊的軟件開發平臺AutomationStudio集成有標準的關節型機器人運動功能模塊，使得用戶開發和調試機器人軟件的時間大為縮短。系統具有很強的可擴展性，APC820可以通過接口卡方便地連接Ethernet、POWERLINK、ProfiBus、DeviceNet、CANOpen、Modbus等主流現場總線模塊。由于系統硬件模塊少，電氣布置簡單，連線少，一方面減少了電控柜的體積，另一方面使得電氣系統的可靠性得到了提高。