1.一种机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,包括升降伺服电机(1),所述升降伺服电机(1)与减速机(3)连接,所述减速机(3)通过皮带传动(2)与机器人升降轴(7)连接,所述机器人升降轴(7)的末端安装有机器人夹具(6),所述机器人夹具(6)上安装有平衡气缸(8),其特征在于:所述平衡气缸(8)通过气路(10)与精密压力传感器(9)、精密比例减压阀(11)和气动动力源(12)连接,所述减速机(3)与机器人升降轴(7)之间设有力传感器(4),所述力传感器(4)、精密压力传感器(9)、精密比例减压阀(11)和升降伺服电机(1)与控制处理系统相连。
2.根据权利要求1所述的机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,其特征在于:所述控制处理系统包括机箱(19)以及安装在机箱(19)内的处理器(15)、运动板卡(16)、AO接口模块(17)和AI接口模块(18),所述处理器(15)、运动板卡(16)、AO接口模块(17)和AI接口模块(18)通过背板通讯(20)交换信息,所述运动板卡(16)与伺服驱动器(21)连接,所述伺服驱动器(21)与升降伺服电机(1)连接,所述AO接口模块(17)与精密比例减压阀(11)连接,所述AI接口模块(18)与精密压力传感器(9)和力传感器(4)连接,所述处理器(15)通过通讯电缆(14)与信息输入装置(13)连接。
3.根据权利要求2所述的机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,其特征在于:所述处理器(15)内设有一级闭环控制装置(32)和二级闭环控制装置(33),所述一级闭环控制装置(32)包括一级比较器(23),所述一级比较器(23)的输入端连接有一级A/D转换模块(27)和平衡值储存模块(22),所述一级A/D转换模块(27)与力传感器(4)连接,所述一级比较器(23)的输出端连接有一级PID模块(24),所述一级PID模块(24)与计算模块(26)连接,所述二级闭环控制装置(33)包括与计算模块(26)连接的二级比较器(28),所述二级比较器(28)的输入端还连接有二级A/D转换模块(31),所述二级A/D转换模块(31)与精密压力传感器(9)连接,所述二级比较器(28)的输出端连接有二级PID模块(29),所述二级PID模块(29)与D/A转换模块(30)连接,所述D/A转换模块(30)与精密比例减压阀(11)连接。
4.根据权利要求3所述的机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,其特征在于:所述平衡值储存模块(22)与计算模块(26)之间还设有前馈增益模块(25)。
5.根据权利要求2所述的机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,其特征在于:所述信息输入装置(13)为手持式示教盒。
6.根据权利要求2所述的机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,其特征在于:所述运动板卡(16)为6轴PC接口脉冲型伺服电机控制卡。
7.根据权利要求2所述的机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制系统,其特征在于:所述AO接口模块(17)为RIO/AO模拟量输出卡,所述AI接口模块(18)为RIO/AI模拟量输入卡。
8.一种机器人升降轴气动伺服平衡自重自调节控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
A、操作人员在手持式示教盒中输入机器人升降轴(7)、机器人夹具(6)和工件(5)的重量、机器人升降轴(7)上升速度和加速度以及下降速度和加速度;
B、处理器(15)中的计算模块(26)根据这些数据自动计算并在平衡值储存模块(22)中保存机器人升降轴(7)升降运动各阶段的平衡值;
C、当处理器(15)通过运动板卡(16)控制伺服驱动器(21)驱动升降伺服电机(1)带动机器人升降轴(7)、机器人夹具(6)和工件(5)一同升降运动时,处理器(15)会根据机器人升降轴(7)运动阶段计算结果通过背板通讯(20)发送给AO接口模块(17)控制命令;
D、处理器(15)根据力传感器(4)通过AI接口模块(18)的反馈结果和事先计算好的结果的比较不断调整通过背板通讯(20)发送给AO接口模块(17)的控制命令,同时处理器(15)会根据精密压力传感器(9)通过AI接口模块(18)的反馈结果和发送给AO接口模块(17)的控制命令的比较不断调整通过AO接口模块(17)发送给精密比例减压阀(11)的电压信号;
E、精密比例减压阀(11)通过AO接口模块(17)发出的电压信号不断调整输出给平衡气缸(8)的气压压力,平衡气缸(8)通过不断变化的气压压力产生与机器人升降轴(7)上升和下降阶段自重惯量变化匹配的推力或拉力。