任何控制系统具备其控制功能，针对工业机器人，我们要了解 工业机器人控制系统功能、特点、结构组成，了解当前主流工业机 器人的控制系统分类、所采用的机器人操作系统开发平台，理解工 机器人驱动系统，并能分析出不同类型驱动系统的特点和优劣。 本 节 导 入 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制， 以完成特定的工作任务，其基本功能如下。 记忆功能 示教功能 与外围设备 联系功能 联系功能 坐标设置功能 人机接口 传感器接口 位置伺服功能 故障诊断安全 保护功能 机器人控制技术和传统机械系统控制技术没有本质区别，但机器人 控制系统也有许多特殊之处，如下： 多关节 联动控制 每个关节由一个伺服系 统控制，多个关节的运 动要求各个伺服系统协 同工作以实现联动控制 基于坐标变换的 运动控制 工业机器人的空间点位 运动控制，需要进行复 杂的坐标变换运算，以 杂的坐标变换运算，以 及矩阵函数的逆运算 复杂的 数学模型 其数学模型是一个多变 量、非线性和变参数的 复杂模型，控制中经常 使用复杂控制技术 图 5-1 工业机器人控制系统组成 数字和模拟 量输入输出 打印机接口 磁盘存储 操作面板 示教盒 视觉系统 接口 磁盘存储 磁盘存储 回转伺服 控制器 手腕伺服 控制器 大臂伺服 控制器 手腕回转 伺服控制器

中材国际（南 水泥产业智能制造及智能化水泥工厂 Sinoma International Engineering Co., Ltd. 中材国际（南 设备基础：可靠 设备 原燃材料 控制系统 检测仪表 原燃材料基础： 稳定 检测仪器、仪表基础： 稳定、准确 自动化基础： 可靠、稳定 实施水泥产业智能制造的基础条件 Sinoma International Engineering 安全环保 财务管理 人力资源 管理 销售管理 OA 协同 电子 商务 设备资产 管理 智能矿山 智能生产 生料粉磨 水泥粉磨 煤磨系统 烧成系统 余热发电 质量控制系统 专家故障诊断系统 专家智能控制系统 数据仓库 智 能 生 产 智 能 控 制 智能 装备层 智能传感 摄像头 移动巡检 4G 网络 物联网 水泥产业智能制造 动态建模平台 应用集成平台 应用开发平台 应用管理平台 安全环保 财务管理 人力资源 管理 销售管理 OA 协同 电子 商务 设备资产 管理 智能矿山 智能生产 生料粉磨 水泥粉磨 煤磨系统 烧成系统 余热发电 质量控制系统 专家故障诊断系统 专家智能控制系统 数据仓库 智 能 生 产 智 能 控 制 智能 装备层 智能传感 摄像头 移动巡检 4G 网络 物联网 水泥产业智能制造 动态建模平台 应用集成平台 应用开发平台 应用管理平台

工业机器人的结构 • 工业机器人控制技术 • 工业机器人传感系统 • 工业机器人的应用 • 工业机器人发展方向 执行机构 控制系统 驱动系统（液压缸、电机等） 检测系统 工 业 机 器 人 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.1 工业机器人的组成 控制系统 驱动系统 执行机构 操作对象 各组成部分关系 检测系统 执行机构也称操作机，使机器人赖以完成工作任务的实体，通常由杆件和关节组成。从 机）之间的信息传递和协调工作。  伺服控制各个关节驱动器，使各杆按一定的速度、加 速度、和位置要求进行运动。 C 控制系统 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.1 工业机器人的组成 检测系统的作用就是通过各种检测器、 传感器、检测执行机构的运动状况，根据需要 反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行 机构进行调整以保证其动作符合设计要求。 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.1 变量系统。  对工业机器人的任一位姿都可以通过不同的方式和路径达到，因而 工业机器人的控制系统还必须解决优化的问题。 控制系统的特点： 5 、工业机器人的控制技术 控制方式（根据作业轨迹分）： • 点动控制方式 • 连续轨迹控制方式 5 、工业机器人的控制技术 控制系统的主要功能： 示教再现功能： 示教再现功能是指在执行新的任务之前，预先将作业的 操作过程示教给工业机器人，然后让工业机器人再现示

测 生产设备 控制系统调试 设备 投产 装配 （ 20 % ） 交付 运行 智能产线设计生产的痛点和需求 数字孪生 3D 可视化 （实现设备数字孪生可视化 100% ） 虚拟调试 控制系统 （ 80 % ） 虚拟数字化工厂设计方式（并行） 结构、控制系统 功能验证与性能优化 传统设计方式（串行） 重构、迭代，虚实联动、不断优化 控制系统优化后 结构性能优化后 结构性能优化后 控制系统 调试 生产设备 装配 创建虚拟 智能设备 虚拟装配 由虚到实 由实到虚 设计 蓝图 虚拟 运行 设计 蓝图 设备 交付 投产 运行 测 机 机 法 料 法 料 环 环 人 人 平台基本数字孪生体 解决方案与产品 ——数字孪生的虚拟数字化工厂平台由虚到实 虚拟物联平台 平台虚拟调试 平台实现了由虚到实——以仓储物流系统的机器人、

大规模商业化应用的程度， 还需克服诸多技术与非技术难题。 本蓝皮书以智能焊接机器人为核心，重点阐述了其各核心模块的发展态势，其中包含焊 接机器人本体、3D 视觉及激光焊缝跟踪系统、智能焊接控制系统、离线编程软件、焊接配套 设备如焊接电源、焊枪等，结合智能焊接机器人产业链各环节的技术特点，剖析智能焊接机 器人市场和技术趋势，同时对智能焊接机器人的应用行业、应用场景和应用趋势进行分析， 元) ................................................................. 33 图表 20 2022-2030 年中国智能焊机器人控制系统市场规模及预测(单位：亿元) . 34 图表 21 2022-2030 年中国智能焊机器人用焊接电源市场规模及预测(单位：亿元) 35 图表 22 中国市场内外资机器人焊枪代表厂商 . 方面知识技术于一体的现 代化、自动化设备，主要由机器人本体部分和焊接配套设备两大部分构成。 通常来说，机器人本体部分主要由六轴机械臂（工业机器人和协作机器人）及控制器构 成，其核心零部件为控制系统（控制柜及示教器）、减速机及伺服电机，焊接配套设备包括 2025 智能焊接机器人产业发展蓝皮书 10/141 焊接电源、专用焊枪、自动送丝装置等部分组成。 根据

全球产业加速布局和渗透，新体系雏形初现 工业数据平台 智能装备 传感器 控制系统 工业软件 大数据处理 工业APP 软件定义机器/智能机器 工业应用 基于开放平台的新型工业生态系统 大量第三方工业 应用开发商 不同装备、传感和 工控自动化厂商 产业体系初步形成 云 平 台 端 智能装备 智能控制系统 智能网关 IIoT 平台 数据 平台 软件、分析与解决方案 22 APS ） 质量控制系统 预测性维护系 统 仓库管理系统 （ WMS ） L3: 集成运营层 ERP 供应链控制塔 供应链管理 （ SCM ） 客户关系管理 （ CRM ） 物流管理 （ TMS ） 供应商管理 （ SRM ） 产品生命周期 管理（ PLM ） 售后及服务 管理 认知采购 自动决策管理 L1: 设备及控制系统层 3 0 L1: 设备及控制系统层 辅助物流设备 运营及生产监控缺失可视化  异常快速处理实现困难  产品及部件无法追溯  过程追踪及流程数据缺失 关键问题  Watson IoT 平台 ME 解决方案 L1: 设备及控制系统层 L1: 设备及控制系统层 辅助物流设备 立体仓库 生产设备 工业物联网 边缘计算 认知技术 大数据分析 自然语言处理 文本分析 机器学习 影像分析 PLC 及系统 数据 设备数据

机器人编程，就是针对机器人为完成某项作业进行程序设计。 工业机器人编程是机器人技术的一个重要方面，它是与机器人所采 用的控制系统相一致的。为了用简单的方法描述作业、操控机器人， 机器人的语言应运而生。在本节中，主要详细介绍示教编程。 本 节 导 入 1 、示教编程 图 6-1 示教再现式机器人控制系统工作原理 示教盒 记忆装置 伺服放大 示教部分 再现部分 公共部分 工作装置 操作简单、易于掌握 指令以及传感器数据处理等。 2 、工业机器人编程语言的基本功能 （ 1 ）运算功能 运算能力是机器人控制系统最重要的能力之一。装有传感器的机器 人能根据运算结果，自行决定工具或手爪下一步应到达何处。 （ 2 ）决策功能 机器人系统能够根据传感器输入信息做出决策，而不必执行任何运 算。这种决策能力使机器人控制系统的功能更强有力。 （ 3 ）通信功能 机器人系统与操作人员的通信，包括机器人向操作人员要求信息 然后等待伺服装置到达这些规定位置。 （ 5 ）工具指令功能 一个工具控制指令通常是由闭合某个开关或继电器而开始触发的， 以直接控制工具运动，或者送出一个小功率信号给电子控制器是最简 单的控制方法，而且对控制系统的要求也较少。 （ 6 ）传感数据处理功能 传感数据处理是许多机器人程序编制十分重要而又复杂的组成部 分。用于机械手控制的通用计算机只有与传感器连接起来，才能发挥 其全部效用。传感器具有多种形式，按照功能把传感器概括如下：

移 劢 智 能 数 据 挖 掘 智 能 控 制 工业 互联网 体系 质量管理 系统 智能化装 备及设施 控制系统管理模块 生产现场 异常预警 设备 健康诊断 数据集成 不转换 供应商关系管理 能源测量不监控 智 能 生 产 数字化 仺真 数字化 指导 实时数据库 质量分析 人工智能 工艺优化 数据分析 数据挖 掘 数字孪生 综合预警 机器学习 节能诊断 智能排产 远程运维 数据解析 销售管理 人机界面 能源调度 仓库管理 控制系统 绩效管理 远程调度 质量控制 质量查询 实时服务 生产管理 协议转换 计划排程 生产绩效 生产派工 采贩管理 消息管理 协议转换 数据采集 数据通信 财务管理 文档管理 息服务总线”。 实现整个厂务系统间的安全高效的数据通信 呾应用集成，自由构建丌同规模的厂务监控平 台。 ☆ 智能变配申系统 ☆ 迖程空调控制系统 ☆ 空压机迖程运维系统 ☆ 消防联劢控制系统 ☆ 视频监控系统 ☆ 设备管理系统 SCADA 及厂务监 控系统 生产监控平台功能 监控 平台 www. sun wayland com.. cn www

10 智能网联汽车创新成果 瑞风 S7 车型集大、智、慧、行，采用了诸多先进设计的智能网联技术，如 AEB 、 ACC 、 LDW 、 BSD 、 360° 全景 等；车载信息娱乐系统、智能语音控制系统、车联网和感应式电动尾 门，让用车更加方便，保障“智控无碍” ； 12.3 寸全彩液晶屏 +HUD 抬头显示，让行车数据显而易见，实现“智览无余” 信息化发展概述 11 智能驾驶汽车创新成果 陷 管 理卖 搜好索 分 类车制 造 信 息 备 件 管 理 备 件 定 价 二、创新能力提升工程 18 2 、创新能力提升工程 （ 2 ）深化新能源及智能汽车研发信息化建设，着力推进控制系统开发能力、电驱劢系统集成与开 发 能力和整车集成能力三大关键能力建设。 二、创新能力提升工程 19 三、智能制造工程 2020 年，应用虚拟工厂模型及仿真技术，提升制造装备的字化、智能化 实现工艺过程、制造、（厂内）物流等在虚拟环境中得到虚拟制 造仿真验证、调试及优化，大大降低工艺工程的开发周期，提升 制造成功率及产品质量。 以工业机器人、高端数控装备等智能装备为载体，通过应 用嵌入式系统、装备控制系统、人机交互系统，使各制造装备具 备数据采集、处理、分析及连接的能力，通过传感器件、在线检 测技术和无线射频识别等物联网技术，实现物料、产品及制造过 程的数据共享。全面提高制造装备的数字化水平。

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