1、焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機器人，是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機，具有三個或更多可編程的軸；并且有提高勞動生產率，改善工人勞動強度和工作環(huán)境，降低對工人操作技術的要求等特點，廣泛應用于工業(yè)自動化領域。
　　 機器人控制系統(tǒng)是機器人的核心部分，鑒于焊接機器人對焊接路徑的高精度要求，必須采用伺服控制系統(tǒng)作為機器人機械手臂的控制系統(tǒng)。伺服控制技術是一種伴隨著計算機技術、信息技術、電子技術等發(fā)展起來的一門自

2、動控制技術，并且與傳統(tǒng)機械學相結合，利用數字化信號對機床進行加工控制的一種控制方法，是一門綜合性的應用學科。
　　 為了對機器人控制系統(tǒng)有更深入的研究，本課題在文獻參考和現場實踐的基礎上，以DSP作為核心控制芯片，提出一種新的焊接機器人控制系統(tǒng)設計方案；采用模塊化思想和全數字化伺服控制系統(tǒng)設計，給出了伺服控制系統(tǒng)的硬件電路設計和相應的軟件設計；在此基礎，采用模糊PID控制，用Matlab對電機進行了仿真研究，達到了比較理想的控制

3、效果。論文的主要研究內容和創(chuàng)新點如下：
　　 (1)焊接機器人伺服控制系統(tǒng)的研究。
　　 研究了基于DSP的焊接機器人伺服控制系統(tǒng)。研究了本課題中的伺服控制系統(tǒng)主要被控對象——無刷直流電流的組成及工作原理，建立了無刷直流電機的數學模型，推導出無刷直流電機的傳遞函數。
　　 (2)基于模糊PID的伺服控制系統(tǒng)研究。
　　 研究了基于模糊PID的直流伺服電機控制。包括模糊PID算法，模糊PID控制器的設計，以

4、及在Matlab環(huán)境下的模糊PID控制器建模。根據上一章中得出的直流伺服電機數學模型，建立了伺服控制系統(tǒng)的仿真模型，進行了仿真研究。仿真結果表明，采用模糊PID算法控制策略明顯優(yōu)于一般PID控制策略，使得焊接機器人控制系統(tǒng)有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。
　　 (3)基于DSP的全數字化焊接機器人控制系統(tǒng)硬件設計。
　　 從高性能和使用性角度出發(fā)，以數字信號處理為核心，按照模塊化及數字化設計思想，采用電機控制專用DSP芯片實

5、現對無刷直流電機伺服運動控制。由于該控制系統(tǒng)選用的DSP芯片TMS320F2407內部已集成PWM輸出、A/D轉換、串行接口、看門狗實時中斷定時器等電機控制相關模塊，使焊接機器人運動控制器具有較高的集成度和優(yōu)良的性能價格比，降低系統(tǒng)的成本，減少機電系統(tǒng)體積，并且有很好的擴展性。同時還進行了DSP外圍電路、驅動電路以電流檢測等硬件電路的設計，采用全數字化伺服驅動電路、增強控制系統(tǒng)的抗干擾性。該控制器不僅可廣泛應用于一般機器人、機械臂及工業(yè)

6、機床等控制系統(tǒng)設計，還可應用于電機較多而體積要求嚴格的控制系統(tǒng)。
　　 (4)焊接機器人伺服控制系統(tǒng)軟件設計。
　　 研究伺服控制系統(tǒng)軟件的設計方法，包括控制系統(tǒng)中主程序的設計、捕捉中斷服務程序的設計，T1周期中斷服務程序的設計、CAN接收中斷服務程序的設計和CAN總線傳輸錯誤中斷服務程序的設計等。此外，本課題給出了上位機和下位機的通信接口協(xié)議，主要是為方便上位機的開發(fā)而設置的。
　　 (5)焊接機器人系統(tǒng)安裝調