快速發展的CNC和機器人市場 作為先進製造的基礎，高階的CNC和機器人技術代表著一個國家的基礎加工能力，國內一直致力於高階的CNC系統開發以及CAD、CAM等的集 成，從而實現計算機輔助設計到工藝生成與CNC執行的全流程，大大提升了產品的研發與生產效率。第三方諮詢機構IMS的報告顯示在汽車生產線、電子產品生 產、半導體、太陽能、金屬加工、包裝工廠對於機器人的需求正以30%以上的速度在增長。 需求的變化 今天，隨著IT技術、通訊技術和軟體技術的發展，CNC和機器人的應用也逐步在發生著變化，同樣，今天的客戶的需求也變得更加苛刻，他們有著更多的需求。 ● 與AutoCAD、Pro-e、Solidworks等CAD軟體整合； ● 具有自定義的程式碼編輯能力； ● 與液壓、定位控制的配合動作； ● 與生產系統如PDM、ERP、MES的整合； ● 工藝庫的整合，專家系統、智慧補償演算法等設計。 通用運動控制-將邏輯、定位控制、CNC

和機器人整合 通用運動控制GMC(Generic Motion Control)是由貝加萊提出的適用於各種 運動控制的一個概念，在這個GMC的框架下，CNC和機器人將被整合在一個完整的框架下，這得益於B&R PCC的複雜任務處理能力，面向複雜控制任務的PCC採用分時多工的實時作業系統Automation Runtime來實現對不同任務的處理，這些任務包括邏輯、液壓、顯示、CNC和機器人、運動控制、安全技術及通訊任務。 傳統的PLC沒有足夠的能力來處理CNC和機器人這樣對於實時性有極高要求的任務，而PLC的優勢又在於其處理邏輯任務，但是，對於複雜的演算法 設計則又是PC的特長而非PLC的特長，GMC是執行在B&R PCC控制系統架構之上的，B&R的PCC則將CNC &Robotics的專用性與PLC、PC做了完美的融合，使得它即能勝任邏輯任務，又能完成複雜演算法和運動控制的同時，又可以去執行CNC和 Robotics的任務。
 

GMC-一個匯流排、一個軟體 一個匯流排 Ethernet POWERLINK是由B&R開發的適應於高速資料交換的RT-Ethernet技術，它能夠提供在CNC主站和從站之間的高速資料交換，響應速 度達到100uS，而同時，它也支援I/O資料的傳輸，以及針對TCP/IP的非實時資料傳輸，由此，它將CNC、機器人和運動控制、邏輯等完全整合在一 個框架下。 一個軟體 B&R的Automation Studio是最為強大的

自動化方案開發平臺，其具有兩個維度的整合能力，首先在控制物件方面，Automation Studio可以針對HMI的畫面設計、PLC邏輯、SoftCNC、機器人庫、運動軸、液壓、網路進行程式設計，同時在整個產品的宣告週期開發方面可以實現 與第三方如Blender三維軟體、MATLAB/Simulink模擬整合、並可實現對於專案的版本控制、可支援除了IEC61131-3的基本程式設計語 言外也支援C,C++和Basic程式設計，同時它能夠對系統進行測試與遠端維護，滿足整個機器全生命週期的服務。 GMC下的機器人系統設計 對於不同的機器人，其齊次方程庫不同，而貝加萊的GMC提供了路徑規劃的不同庫支援能力，這包括以下機器人庫：

1. 全關節型機器人
2. Tripod
3. SCARA
4. 伽利略機器人
5. …

GMC所支援的機器人庫提供了14種不同的機器人型別庫的支援能力，基本上能滿足各工業領域對於機器人的需要。

貝加萊機器人方案特點 1.可實現從3D及CAD到軸控制的全過程處理，無需複雜的程式設計 由於可以從CAD軟體或三維建模軟體中直接獲取資料，通過PVI介面可以獲得機械工件的引數並輸入到Automation Studio中，Automation Studio將其傳輸給SoftCNC工藝包AR010，然後，由AR010庫對整個加工過程進行工藝路徑的生成，這包含工藝路徑引數、補償演算法、插補功 能塊的引數輸入，而AR010則提供進行軸控制的命令輸出，由POWERLINK傳輸給各個伺服軸，由於ACOPOS智慧驅動器可完成本地的位置環計算， 則主站僅需要給出位置引數即可，藉助於POWERLINK的高速傳遞能力，主站可以低負載的實現插補計算。 2.機器人慣量前饋控制技術 在機器人系統中，由於機器人的各個關節的機械特性隨著運動過程的變化，其慣量產生了變化，例如，當機械臂處於X軸方向伸長時，則沿著Y軸方向的 旋轉在0～90度範圍內慣量產生了變化，從最大慣量到最小慣量，當這個臂旋轉超過90度～180度範圍的話，則其慣量又開始變大，由於這種慣量所產生的變 化，會對驅動器整個控制過程產生調節的振動，這也是目前機器人控制中普遍存在的問題。 貝加萊獨有的前饋控制技術可以很好的解決系統運動中的抖動問題，並且這一技術實現是一種典型的基於建模的方式實現的，通過 MATLAB/Simulink裡對運動過程建模，從而解析出操作空間所需的力矩演算法模型，據此為驅動器提供慣量的前饋，使得系統可以更快的實現穩定控制 關節的執行。
 

前饋控制技術實現效果 下圖是實際通過B&R Automation Studio的軸監測的示波器功能對整個輸出進行取樣得到的扭矩控制過程變化，其中藍色的為關閉前饋控制的情況，可以看到，扭矩變化的波動較大，而紅色的為採用了前饋控制後的效果，明顯提高了力矩輸出的穩定性。
 

前饋控制效果圖 該項技術代表了機器人控制技術的最高水平，其設計的機器人系統精度更高、執行過程平穩抖動顯然優於同類機器人系統設計。