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(chan) 商之一。目前，奇瑞公司已具備年產(chan) 整車90萬(wan) 輛、發動機65萬(wan) 台和變速箱40萬(wan) 套的生產(chan) 能力。隨著生產(chan) 規模不斷擴大，對自動化生產(chan) 線需求也越來越高，工業(ye) 機器人的應用數量也越來越多。為(wei) 了降低生產(chan) 成本，奇瑞汽車從(cong) 2007年開始自主研發工業(ye) 機器人，目前已完成基於(yu) 貝加萊工業(ye) 自動化係統的第三代機器人的研發。

　　工業(ye) 機器人主要有機械係統、控製係統、係統軟件三部分組成。

　　1、機械係統

　　1.1機械係統的組成

　　機器人機械係統主要由機械本體(ti) 和外圍結構組成，如圖1所示。機械本體(ti) 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機器人機械係統組成

　　1.2機器人的性能參數

　　基於(yu) 貝加萊係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(ye) 機器人，型號為(wei) QB-165，最大負載165公斤，有六個(ge) 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(ye) 機器人之一，各項性能參數達到國際先進水平，具體(ti) 參數如表1所示。

表1機器人性能參數表

　　2、控製係統

　　整體(ti) 總體(ti) 架構如圖2所示。

　　控製係統選擇了貝加萊移動式麵板作為(wei) 示教器，該係統還包括APC820工控機、ACOPOSmulti伺服驅動器及電機，其係統主要部件和性能描述如下：

圖2基於(yu) 貝加萊係統的機器人係統架構

      2.1移動式麵板

　　移動式麵板是用於(yu) 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，mobilesPanel的特點在於(yu) 對於(yu) 現場使用的機器人而言，多個(ge) 機器人可共享一個(ge) 麵板，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，該麵板還有31個(ge) 係統按鈕用於(yu) 操作，包括急停、操縱杆、鑰匙開關(guan) ，非常適合於(yu) 機器人係統的應用特點，並且，采用WindowsCEEmbedded操作係統，具有較強的實時任務處理能力。

　　2.2APC820工控機

　　2.2.1突破傳(chuan) 統設計理念

　　傳(chuan) 統的機器人均采用專(zhuan) 用的控製係統硬件設計，然而傳(chuan) 統的硬件係統具有開發周期長、係統擴展不易，並且軟件編程不方便，這與(yu) 傳(chuan) 統的PLC無法處理如此複雜的CNC和機器人齊次方程庫的算法有關(guan) ，並且，另一方麵，基於(yu) Windows架構的PC由於(yu) 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台即可完成。

　　2.2.2運動控製與(yu) 機器人處理

　　B&R的APC820是一個(ge) 通用的PC硬件平台，它可同時運行WindowsXP或WindowsCEEmbedded操作係統和AR(AutomationRuntime)實時操作係統，將複雜的圖形畫麵任務由Windows處理，而將路徑規劃、軸控製任務由AR來處理。

　　2.2.3高魯棒性設計

　　從(cong) 硬件設計本身而言，APC820遵循嚴(yan) 格工業(ye) 標準而設計，無風扇和無旋轉部件設計，並且內(nei) 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(yu) 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(yu) ACOPOSmulti的46mm寬度相同，直接安裝在係統的最左側(ce) ，與(yu) 驅動係統融為(wei) 一體(ti) ，並通過高速實時以太網EthernetPOWERLINK來連接。

　　2.3伺服驅動器與(yu) 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(ge) 驅動器可以帶兩(liang) 個(ge) 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

　　機器人係統是一個(ge) 對於(yu) 網絡的實時性要求非常高的應用,奇瑞機器人係統需要在生產(chan) 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(chan) 需求，而為(wei) 了加快生產(chan) 速度和保障加工質量，必須降低控製任務的循環周期。

　　△S=△V*△t

　　△S-加工精度

　　△V-加工速度

　　△t-循環時間

　　若我們(men) 想提高加工速度又想提升加工精度，從(cong) 控製角度分析而言，我們(men) 隻有降低△t-即係統的循環時間，而基於(yu) 總線的控製技術則需要由總線的刷新周期來配合控製係統的刷新周期，EthernetPOWERLINK是該係統采用的總線連接，POWERLINK是一個(ge) 100Mbps傳(chuan) 輸速率的高性能網絡，具有高實時性，其係統同步時間為(wei) 0.1uS,抖動遠小於(yu) 1uS，通過直接交叉通信，可以實現軸與(yu) 軸之間的直接通信，從(cong) 而提高係統的響應能力。

       2.5控製係統先進性

　　由於(yu) 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(yu) 伺服驅動器，使得能夠實現複雜的運動控製算法對伺服電機的集中式控製，並且能夠實現一台工控機對多台6軸機器人的控製。

　　貝加萊的軟件開發平台AutomationStudio集成有標準的關(guan) 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(wei) 縮短。係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。由於(yu) 係統硬件模塊少，電氣布置簡單，連線少，一方麵減少了電控櫃的體(ti) 積，另一方麵使得電氣係統的可靠性得到了提高。