机器人的故障诊断技术

1、机器人故障诊断 报告人：杨守臣 学号：15721798 一、机器人故障及控制系统简介 随着机器人计算机及其控制系统复杂性的增加 , 机 器 人 系 统的可靠性也变得越来越重要 , 而 诊断 和可 靠 性 设计 是提高机器人系统可靠性的主要 途径 。 机 器人 计算机故障诊 断 的具 体方式包 括部件 自诊断, 即接 通 电源 后 , 通 过 自诊断程序对 系统内 各 主要 功能 电路 或功能块以及接 口装里 做功能检查 . 这种 预先诊断方式是为 了及 早发现故障 , 以便 用户使 用前排除故障 , 系统诊断 , 在工作过程 中一且检出故 障, 就 中断有 关作业 , 进入 中断工 作状态 ,

2、 对故障作出判断 , 最后 记 录或输出判断结果 , 以便用户采取相应 的故障处理 对策 。 本机器人控制系统简介 本 机 器人 是一 台具有P T P 控制 、 个 自由度 的平面 关节 机 器 人 , 其 4控制系 统 组织 结构如图 1 所 示 CPU板是本控制器的核心 , 其上主 要 有 CPU 、存储 器 、多级中断控制电路 、脉 冲 分配 电路 、读位置电路 以及串行通讯电路等 , 完成系统管理 、控制运算、伺服系 统控制与位置检测等全部控制功能 , 以及与示教盒、控制 板的通讯 。I/ 0 接口板主要负责输入 输出以及监测各种 故障报警输入信号伺服板负责完成四个轴的位置 环、速

3、度环和电流环的伺服控制。 C P U 板各功能电路和主要芯片的 故障诊断 1.存储器诊断 ROM中存储有本控制系统的管理、控制和运 行程序。ROM 的测试方法是在ROM (本系统为 3片2764EPROM , 每片容量 S KB ) 中固化程序时 , 留出一个单元用来写入SKB 存储单元所有 字节的相加和 , 若结果 与检验和相等, 表明ROM中的内容基本 正常 , 否则指出错误 , 显示错误类型 ( 0 1 )和故障 ROM的位置 编号(1,2,3)。 2.RAM的测试 本系统设计有充电电池用于在系统断电时对3片R A M (本 系统采用6264) 供电 , 保证RAM 中的用户程序不会丢失

4、,所 以 在对RAM进行测试时,不能破坏RAM中的内容 。 3 . 用户 程序是否 保存完好 的测试 用户程序在 R A M 中是 以步为 单位存储的 。 每步 占用 2 0 B , 其 中有对应 程序步的功能 、状态及位里 信 息等 , 包括有起始步 、 结束步的若干程序构成一 段 用 户程序 . 本 测试 采取分段计算并记 忆校验和 , 开机 后 分段检验的方法. 在程序输入 (示教盒上 按W R 工T E 或 F U N C 键 )时 , 随时计算各段程序的所有字节相加和 , 然后与校验和 比较 。 若有一段 不符合 , 显示用户程序 存储故障 (编号 0 3 ) 并给 出段号。 4 .

5、 中断处 理 电路的测试 中断处 理 电路接受 串行通 讯 电路 、 脉冲分 配 电 路 、 1 0 m : 和 8 2 7 9 等中断源 的中断 申请 ,根据其优 先权 和当前 程序执行状 态决 定是否向 C P U 申 清 中 断 . 该 电 路 的主要 芯片为 2 片Z80C T C2。8 0 C T C 的 功 能主要体现 在计数及 中断 。 5 . 脉冲分 砚 电路 的侧试 这部分测 试是检验脉冲分配器 8 2 5 3 是 否 能够将给定 的脉冲准确地 发送 出去 , 并检验各8 2 5 3是否完好。 因此 将 3 片 8 2 5 3的定时 /计数通道 全 置 成定时方式 , 并装入

6、 初始 时 间常 数OOH , 一 定时间间隔后 , 读取各通道的定时 值 , 如果符合预 期值 , 则认 为 8 2 5 3基本完好 , 否则指示 脉冲分配 电路 出错 (编号 0 5 )并给 出 8 2 5 3位置编号。 6 . 读 位 t 电路浦试 读位置 电路 是利用 3 片 8 2 5 3对各轴正反 位置 脉冲 进行计数 。 由测试 程序控制向各计 数器发送脉冲 , 如果 8 25 3 能 准确计数 , 则表明读位 置 电路及 8 2 5 3基本 正常 。 本 测试能指 示读位置 电源 、 伺服 系统及其他部件的诊断 本机器人开机 后 , 立 即对 C P U 板、 示教盒及其他板进

7、 行开机 自诊断 , 把故障编号显示在控制板位里显 示 区 . 而 在机器人工 作的整个时间内都对 电源 、 伺服系统、 控制 柜内猛度 、 风机停转 、 气压 降低等进行实时监测 . 上 述 故 障信号被引 到 I / O 接 口板 , 经过光电辐合接到7 4 L S 2 4 Q输入 端 , C P U 每隔 1 0 m s 查询上 述端 口是否 出现故 障 , 如果出现故障则转到相应的故障处理程序 . 在控制面板 上 有数码管专供显示这类故障的编号 . 下 面列出这类故障 的报替编号, 给出这类故障诊断的程序流程图。 1. 异常停止 (报. 编 号 0 1 ) 当按控制面板或示 教 盒 的

8、 E M 键 ( 即紧急停止 健 )时 , 或外部异常停止输入时 , 进入异常停止 状态 , 此 时机器人立 即停止 运行程序 . 要重 新接通 电源 才能重 新工作 。 2 . 交流 电压瞬 断 (报. 幼号 0 2 ) 交流 2 2 o V 电源 输入 发生 1 0 。% , Z o m : 以上 的 瞬断时 , 通 过一 简单的逻辑 电路输出报替僧号到 I / O 板 , 此 时全部输出置成 “ 关” , C P U 也停止工 作. 要 重新接通 电源才能重新工 作 。 3 . 气压降低 (报, 编 号 08 ) 为 防止气压 降低造成工 件脱落 , 当压 力传感器检测到 气压 降低时

9、, 进 入异常停止状态 。 4 . 过热 (报. 编号 0 4 ) 当伺服电机 电流过大 , 保护电机的热继电器动作 , 进 入 异常停止状态 , 并切断伺服电机电源 5.驱动器故障(报警编号05） 此故障可 发生在 以下 场合: 电机驱动器电源 电压误差 过大时 (检测电拟电压的分压 电阻 的 电压信号 ) , 电机驱 动器的大功率晶体管温度过高时 (检测温度传感器的电压信 号 ) ,电机驱 动器 直 流电源 流过过大的电流时 (检测电源 电 流 采 样电阻 的电压信号 ) 。 上述三 种信号经三 个输入 端与 非门输出驱 动器 故障信号到 I /O 板 , 报警发生 时进 入异常停 止状

10、态 , 并切断直 流伺 服 电机 的电源 。 6.伺服报警 (编号 0 6 ) 当伺服系统位置 环 的偏差 计数器的误差过大时 (检测偏 差 计数器的溢出电压信号 ), 进入异常停止状 态 , 并切断伺服 电机 的 电源 . 7.超 程 (编 号 07 ) 超程可用硬件 的方法 ( 限位开关 )和软件的方法检出. 软件的方 法是用预先写在 E P R O M内的数据检测是否超程 , 通 常设定 在 限位开关内测. 8.超 时 (编 号 08 ) 位置决定需要 过长时间时 , 超时报替 , 用预先写在 E P R O M 内的数据检测是否超时 , 超过则进入 异常停止 状态。 9 . 通 度过 高 (编号 0 5 ) 监测控制柜内 C P U 板的温 度 (通过温度传感器 ) , 当 温度超过 6 0 时报警 。 当程序执行中发生报警时 , 程序应执行到结束返 回原点后 , 进 入异 常停 止状态 。 1 0. 风 机停转 (报普编 号 10 ) 冷却用 风机 停转时 , 灵敏 压力传感器 没有 风压 而 输 出报警 电压信 号 。 在运 行时报警 , 程序应执 行到结束返 回原 点后 , 进 入异 常停止 状 态。 本文