（身份证：3709821987****1831，山东 青岛；身份证：3709821986****1613，山东 青岛）
摘要：对机器人进行运动控制的技术要求高，且控制系统复杂。而交流伺服驱动系统的设计，可以简化这一操作流程。实践证明，这套系统可以大幅度的提高工业机器人动作的流畅性和精确度，从而提升其在实际应用中的效果，满足工业上的要求。目前，交流伺服驱动系统已经成为实现机器人良好运动控制的核心技术，然而，该项技术还尚未成熟，很多地方的设计还不够科学和完备。本文主要对工业机器人交流伺服驱动系统的应用研究进行探讨，进而促进我国实现机械制造强国战略目标。
关键词：工业机器人；交流伺服；伺服驱动系统；应用
随着时代的发展、社会的进步，各种科学技术喷涌而出，工业领域不断朝着机器化、自动化和智能化的方向发展。近几年来，工业机器人逐渐地被社会注意到，且受到了越来越多的重视，被引用入工业领域，并且得到了广泛应用。工业机器人以自动化技术为基础，其应用灵活，很是适合复杂的生产环境。伺服驱动控制系统的好坏会直接影响机器人的性能，因此，优良的伺服驱动控制系统及其重要。在这个计算机、电子等技术高速发展的时代，交流伺服驱动控制系统也越来越先进。本文主要阐述交流伺服驱动系统在工业机器人上的应用。
1 交流伺服驱动系统的概述
交流伺服系统以伺服系统为基础，可以分为基于异步电动机和同步电动机的两种交流伺服系统[1]。工业上的多为交流伺服系统，其主要采用的方式为闭环控制。该系统可以通过控制命令对控制信号做出一系列的处理，其中包括放大、调控和变换信号，最后知道机器做出对应的机构运动，其具有稳定性好、快速性好、精度高等许多优点。目前，交流伺服驱动系统在工业上应用越来越广泛，其技术也在不断的更新进步，其主要的发展路线是朝着数字化、智能化、通用化前行。数字化可以让交流伺服驱动系统摆脱当前复杂的控制流程，使其操作更加便利简洁；智能化可以帮助交流伺服驱动系统适用于更加艰难、恶劣的生产环节，扩大其应用领域；通用化可以帮助交流伺服驱动系统在不改变硬件电路的基础上，实现多种模式下的工作。
2工业机器人交流伺服驱动系统设计
（1）整体系统的结构设计。可以把工业机器人交流伺服驱动系统划分三个部分，即电机控制、CAN 总线通信和人机交互[2]。在系统整体的设计过程中，可以从上述三个部分对系统进行优化设计。电机控制的主要任务是保证整个系统在运行时，输入的控制指令能够实时有效，即能够在指定的时间点，执行控制命令，切断PWM。人机交互模式的意义在于方便人们对系统的伺服控制器进行测试，从而能够确保系统在实际的运作中不出差错。人机交互模式中，使用者可以通过触摸屏等操作面板对机器人实行控制，从而进行一系列的试运行操作，在实践中发现错误所在，帮助系统进行进一步的调整和完善，例如调整工业机器人的运动参数和通信参数等。
（2）主电路设计。主电路是交流伺服驱动系统的绝对基础，它的设计是否优良对整个驱动系统影响重大。目前我国工业机器人交流伺服驱动系统的主电路设计主要采取交直拓扑结构，基于这项设计，主电路中最终得到的电流是稳定的三相交电流，其内部对电流的主要处理包括滤波、整流、稳压和逆变等[3]。对于在实践的运用过程中，工业机器人经常出现的操作启停现象，可以在主电路中加入了能耗制动模块，降低类似的问题发生率。
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（3）系统电流的优化设计。系统电流的设立主要考虑电流检测与电压检测这两个方面。在系统的设计中，电流检查是为了保证能够以矢量形式对系统驱动进行控制。因此，在系统电流的设计中，电流采样元件可以选用在稳定性和可靠性方面性能突出的传感器，例如霍尔电流感应器等新型科技，可以帮助系统完成对主电路和检测电路的完美隔离。对于电压检测设计，首先得设置好电压为200，继而利用电阻分压来对电压进行检测。
（4）ADC 校正电路的设计。ADC电路在信号的转换过程中极为重要，作为一个关键的电路，在实际对模拟信号与数字信号进行转换过程中，其存在能量的损耗，导致了ADC 的转化结果不够精确，存在较大的误差，因此在实际应用中，需要进行灵活的变换，因此来为提高控制系统的精确度。
3 工业机器人交流伺服驱动软件设计
工业机器人交流伺服驱动能够实践运用的基础是软件系统，所有对机器人的控制指令都需要在软件系统中输入，通过软件系统的编译器进行编译、解译，才能真正输入到控制系统。相比于硬件电路等硬件系统，一旦它们得到确定，后期就难以再对其进行修改，而软件系统完全不同，它可以根据实践运用中的不同需要，从而对指令进行相应的调整。软件系统的设计，主要包含主控制程序和中断子程序这两个方面，有多种编程语言可以选择，例如C语言，C++，C#，Java等[4]。
（1）主程序设计。控制器中各种寄存器的初始化工作，以及修正ADC采样通道软件等，这些都需要主程序来完成。主程序的流程可以大致分为一下几步：启动主程序初始化各种变量与接口（全局变量、字节流接口）对相关通道软件进行校进一步启动相应相应子程序对函数初始化查看程序状态以及循环等待中断。
（2）矢量控制程序设计。在整个软件系统中，设计矢量控制程序是为了在程序中断之后，保证重要数据不流失，以便程序的继续运行。例如，程序中断之后，矢量控制程序会通过对电机母线的电压、定子电流信号进行采样，然后利用一定的算法，获取对应的矢量电压，从而到达退出中断的目的。
4 结语
目前，工业中自动化装备的核心就是工业机器人交流伺服驱动系统，该系统所具备的众多优点，可以很好的满足工业上的需求。其稳定的运行性，合理的价格、全面的产品周期管理、一系列强大的功能，都推动了其在工业领域的广泛应用。但是，在许多实践的运用中，工业机器人交流伺服驱动系统还是存在许多瑕疵，因此，系统的优化工作必不可免。优化后的系统能够更好的保证工业机器人动作精确度和准确性，满足工业上的硬性标准，其具有良好的市场应用前景，值得进行推广，提升工业机器人综合工作效率。
参考文献
[1]陈英.工业机器人交流伺服驱动系统研究[J].电子设计工程,2017,25(16):80-83.
[2]龙凯,李刚成.工业机器人交流伺服驱动系统设计[J].山东工业技术,2016,67(11):3-4.
[3]刘瑞涛.工业机器人交流伺服驱动控制系统硬件设计[J].制造业自动化,2013,35(11):67-69.
[4]卞洪元,郁建平.ControlLogix控制的交流伺服系统在工业机器人中的应用[J].机械制造与自动化,2005,67(06):114-116.
论文作者:宁波 郭永
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年3月下
论文发表时间:2018/9/11
标签：系统论文; 机器人论文; 工业论文; 电流论文; 电路论文; 控制系统论文; 电压论文; 《新材料.新装饰》2018年3月下论文;