安川机器人MOTOMAN新型HP_E系列NX100

近年来随着我国经济技术水平的不断发展，机器人的应用规模与水平也呈持续上升的态势。MOTOMAN机器人是国际上最著名工业机器人品牌 之一，由于其卓越的品质，去年全球产量超过1500台，并持续高速增长。MOTOMAN系列机器人结构合理、性能优异、功能强大、高性价比、以及齐全的品种和规格，可 以满足用户的 各种需求，从而在我国保持了相当高的市场份额。 为了保持在世界上的领先地位，MOTOMAN机器人不断创新，始终走在机器人技术研究开发的前列，其成系列的机器人大致５年左右升级一代。ＨＰ以及专门用途的Ｅ（Ｅｘｐｅｒｔ）系列机器人，是MOTOMAN前不久推出的的最新一代机器人。 ＨＰ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）机器人系列，负荷量从３公斤到５００公斤。在物品搬运、包装、码垛等作业中，具有很好的动力性与高速性，机械结构设计精巧，机体紧凑，可以在狭小的空间灵活动作，进行有效的作业。而Ｅ系列机器人则为与ＨＰ相对应的专门用途机器人。ＨＰ系列机器人的控制器是功能强大的NX100。 首钢莫托曼专刊
一、功能强大的NX100控制器
１．NX100的开发理念  ＨＰ－Ｅ系列机器人的控制器采用的是新开发的NX100控制器。前几代MOTOMAN机器人控制器分别是ＭＲＣ和ＸＲＣ。ＭＲＣ的主要特点是完善了弧焊功能的配备。ＸＲＣ则以其多轴独立和协调功能为代表，并进一步增加了点焊、喷涂等功能。 为了适应生产系统从以单元为中心向以生产线为中心的转变，机器人系统不仅需要开发焊接、涂装等功能，还需要考虑由于制造方法不同带来对系统设计的影响。以单元为中心的系统，在系统设计时机器人是主角，而在以生产线为中心的系统中，机器人是系统的一个部分，要适应系统的需要。为此，机器人必须灵活地适应各种网络通讯，在故障时可以迅速修复而不影响整条生产线，以及降低系统整合与设置、培训等方面成本，这些都是NX100在设计开发时重点考虑的。
２．NX100的改进
ａ） 提高了网络通讯能力 NX100将以太网作为标准配置，支持ＦＴＰ、ＨＴＴＰ、ＤＨＣＰ、ＤＮＳ、ＳＭＴＰ等通讯协议，可以通过远程计算机显示焊接电流、电压以及机器人位置、速度等机器人信息，从而掌握工作状态； Ｉ／Ｏ状态可通过远程计算机上的梯形图进行监控，有利于迅速查明故障原因。 NX100还可以通过各种常用现场总线进行通讯，以大幅提高Ｉ／Ｏ点数与通讯量，这些总线包括Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＣＣ－Ｌｉｎｋ、Ｌｏｎ Ｗｏｒｋｓ、ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、Ｍ－ｎｅｔ等，并开发出ＰＣＩ总线快速拔插型用于各种总线的应用。
ｂ） 提高了操作性、维护性
NX100在示教盒显示器上装备了触摸屏，大量采用图标和图形以提高控制器的操作性。此 外，采用ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ作为示教盒的操作系统，各种文字显示的转换更加便利，还可实现利用浏览器的电子手册，实现故障诊断。 通过改善用户界面分层结构，并将主菜单图标置于常驻位置，再结合触摸屏的使用，可以减少画面调出操作时间约４０％。在功能键中，设置了快捷键、辅助键等，进一步提高了操作的便利性。此外还增加了诸如故障诊断、梯形图编辑、用户操作界面等功能，大幅度提高了梯形图的程序容量，使控制器的整体操作性，有了大幅的提高。
ｃ） 提高了运动控制性能
NX100对原有的ＡＲＭ（高级运动控制）功能，进一步加以改进。对指令和伺服进行最优化，将指令追踪的延迟降至最小，从而取得机器人运动轨迹精度的提高，相比原来提高了５０％。 在汽车点焊线安装时，为了减少在ＣＡＤ上生成的动作程序在实际使用时因示教误差引起的示教调整的工作量，提高激光焊接和切割等作业的品质，对机器人的绝对位置精度要求相当高。机器人在实际工作时，由于重力原因，会造成轴的位置下垂变形。如果在线示教，会排除这些影响，直接示教出可用的程序。当进行离线示教时，这些重力变形的影响，将使程序产生位置误差。NX100的ＡＲＭ功能中，加进了重力变形补偿功能，根据机器人所处的不同位置重力产生的不同影响，进行实时的补偿，保证位置的精度按实际情况进行控制与体现。因此，离线编程产生的动作示教程序，可以有更准确的位置精度。 当机器人在进行高速运动后到达目标点时，如果迅速的停止，将有可能产生振动，影响目标点的定位精度，从而对作业产生不利影响，也会相应降低作业效率。NX100
开发了新的运动控制运算方法，可以有效地抑制运动时产生的振动和停止时残留的余振。根据实测，由于应用了新的控制算法，振幅减小为原来的１／４左右，在短节距点焊时效果尤为明显。此功能不仅可用于点焊机器人，而且可在应用在弧焊、涂胶等方面。
ｄ） 丰富的应用功能
在弧焊应用上，NX100具备了数字焊机接口功能，可以对焊机发送数字命令，避免由于电源电压变化或者模拟电路误差引起的模拟电压命令精度误差。NX100还增加了弧焊监视功能，可以实时监视焊接电流的变化情况，从而保证焊接品质。其焊接指令输出时间预置功能可以设置调整时间，使发出起弧、熄弧的命令略微早于机器人动作命令，以取得最佳的焊接效果。 在点焊应用中，NX100通过对点焊控制器输入输出信号的优化控制和ＡＲＭ功能的提高，进一步改善了短节距动作的高速性和稳定性，使非作业时间大幅缩短。加压时，通过点焊钳轴弯曲变形补偿功能的高精度化以及改善电极磨耗量的检出和管理，提高了点焊焊接质量。NX100开发出的电极软接触功能，不管焊钳的开度大小，即使在进行加压动作时，也可在最短时间实现软接触。焊钳保护功能，对加压出现上下电极不正对啮合时进行保护。NX100此外还具有各种形式的接触命令、加压命令和电极放开命令，极大地方便了实际应用。NX100最大可实现１２台点焊钳的自动更换。
ｅ） 提高客户化性能 利用原有的机器人命令语言ＩＮＦＯＲＭ扩展而来的ＩＮＦＯＲＭＩＩＩ功能，可以访问机器人系统的各种资源和信息。NX100增加了系统程序功能，可用于系统管理，同时增强了宏命令的应用范围和适应性。 ｆ） 离线软件更加丰富与NX100相配合使用的各种离线软件有：用于机器人离线编程、仿真的ＭｏｔｏＳｉｍＥＤ、ＲＯＴＳＹ，编程工具软件ＪｏｂＥｄｉｔｅｒ、ＬａｄｅｒＥｄｉｔｅｒ，维修工具软件Ｅｘｐｅｒｔ ＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＳｙｓｔｅｍ、监控和网络工具软件Ｍｏｔｏｃｏｍ、ＪｏｂＥｘｃｈａｎｇｅｒ，应用软件ＲＯＴＳＹ－ＰＡＬ等。 ３．硬件构成特点
ａ） 控制柜 NX100的ＣＰＵ单元采用了ＰＣ总线结构，但保留了原专用ａｃｔｅｃｔｕｒ优良的操作性和可靠性，同时实现 了高性能和开放性。其采用了专用电源，加强了对 瞬时停电的保护措施。提高了机器人接口电路基板的安全标准。  NX100伺服电源投入单元通过高速串行通讯接受伺服控制基板控制。伺服电源发送的Ｉ／Ｏ信号和切断伺服电源有关的Ｉ／Ｏ信号（超程、碰撞传感、极限开关等），采用高安全规格的双回路电路，可实现对制动器个别放开控制。接触器控制信号也实行双回路控制。 伺服驱动单元由整流器及ＰＷＭ放大器单功能模块组成，整流器内装有ＣＰＵ，可实现多功能控制。放大器因为采用模块化，维修更换十分方便。采用高可靠性元器件，通断次数在１００万次以上。用低损耗、低噪声功率器件，节省能源。
ｂ） 示教盒 示教盒显示器为６．５英寸６４０×４８０像素彩色液晶显示器，显示的信息量为原来ＸＲＣ的４倍以上。所有的操作键都全部装在示教盒上，在手边就可以进行各种操作。示教盒备有ＰＣ卡插槽，可以方便地进行各种作业程序、用户文件的上传下载。还可以利用ＰＣ插槽连接串行模块和使用串行通讯的传感器。示教盒上还装有３位安全开关。确保操作者的人生安全。