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控制器，即CEU2控制器。
该控制器有很多优点，下面作一个简要的介绍[15]：
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（1）通过控制器的面板可以方便地设定气缸的行程、定位点及定位允许误差等参数。
（2）在控制器中固化有预测控制及自学习算法。在使用过程中，算法中的控制参数会随着负载的变化而变化，总是趋向最优，使系统保持良好的控制性能。
（3）如果由于负载的变化或在定位过程中干扰的影响，使得气缸定位在允许误差范围之外，控制器中的“重新开始”函数会使气缸重新开始定位，并且修正控制参数。
（4）该控制器有丰富的输入及输出信号，可以很方便地作为下位机与其它控制器相连。
ML2B气缸能够在行程内精确定位，主要得益于控制器的预测控制功能和自学习机能，下面我们作一个简要的分析。如图 4.5所示，ML2B气缸在第一次定位时，假设的目标位置在B点，根据系统的工作状态（系统的工作压力、设定的负载率、所用气缸的基本参数等），系统预测控制在A点开始制动，气缸实际定位在C点，也就是出现了误差?BC?，在气缸第二次定位时，控制器会对前面的误差进行修正，即调整制动点到D点，使?BC?＝?DX?，这样第二次定位的停止点E就更加接近目标位置B点，也就使得气缸的定位精度更高。
制动点第一次动作（预测控制）目标位置停止位置A制动点BC停止位置第二次以上的动作（自学习机能）DXE
图 4.5 CEU2控制器自学习机能原理
4.3 气动机器人腰部关节气动控制回路
气动机器人的腰部关节的控制系统由ML2B带制动的行程可读出气缸、CEU2控制器，带多针口的阀岛，以及PLC组成，腰部关节的气动控制回路图如图 4.6所示。
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AML2B气缸
图 4.6 腰部关节气动回路图
在对腰部关节进行控制时，通过CEU2控制器设定控制位移，PLC控制CEU2运行，而CEU2直接控制电磁阀动作，从而实现在任意位置定位，其总体电气控制图如图 4.7所示。气缸运动时各电磁阀的动作状态如表4.1所示。
表4.1气缸运动时电磁阀工作状态
A方向运动 B方向运动 停止 SOL.1 ON ON OFF SOL.2 ON OFF OFF SOL.3 OFF ON OFF 外部控制器（PLC等）专用控制器（CEU2）制动阀启动阀带制动的行程可精确读出气缸（ML2B）延长电缆线（CE1-R）
图 4.7 总体电气控制回路
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5 全气动关节型机器人优化结构试验研究
5.1 试验方案
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为了比较全气动机器人腰部关节在结构优化前后的定位精度，需要对腰关节的旋转角度输出进行测量，图 5.1表示对优化前后结构进行比较试验的试验原理图。
68579321041
1－气源；2－二通手动阀；3－空气过滤器；4－减压阀；5－数字压力表；6－三位五通电磁阀；
7－二位五通电磁阀；8－机器人本体；9－旋转电位器；10—数据采集仪
图 5.1 试验回路图
为了测量出腰关节旋转角度的输出，这里用到的测试元件是旋转电位器，利用了旋转电位器电压变化随旋转角度变化是近似线性变化的特性。旋转电位器通过固定元件和机器人腰部转轴联接。
试验中用到的主要试验元件和设备如表5.1所示。
表5.1 试验仪器和元件
仪器或元件名称 减压阀 数字压力表 旋转电位器 直流稳压电源 数据采集仪 型号或规格 AW30-02BG ISE4E-01-27 阻值2.2M? DH1718D-4 TOPVIEW2000 输出电压调为10V 采样频率为500HZ 采样长度为4096K 备注 供气压力大于0.4MPa 本科毕业设计说明书（论文）
5.2 实验结果和分析
5.2.1 旋转电位器的标定
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通过数据采集仪采集到的数据是旋转电位器的电压值，为了将采集的电压值转换为输出角度值，需要对旋转电位器进行标定，这里采集了旋转电位器从零点旋转到
180?位置的6组电压值，如表5.2所示。
表5.2 旋转电位器旋转180电压输出值
采集次数 电压（V） 1 6.400 2 6.404 3 6.402 4 6.406 5 6.408 6 6.409 ?由以上的测量值可得出输出转角和电位器采集电压的转换系数为：
K?6.400?6.404?6.402?6.406?6.408?6.409??0.03558V/1 ?6?1805.2.2 试验过程和结果分析
由前面的分析我们知道，结构优化前的系统由于齿轮齿条传动存在齿侧间隙，在腰部关节定位时存在很大的振动，这说明机器人在到达最终定位位置时，转角的输出存在波动，波动的大小反映了机器人定位的精确度。为了比较结构优化前后机器人腰部关节的定位特性，我们主要关注的是气动机器人在到达最终定位位置前的转角波动曲线。
引起机器人腰关节定位误差的原因可能是多方面的，如气缸本身在定位时的误差、供气压力不同、机器人输出转角不同、中间传动结构引起的误差等。下面主要从两方面分析结构优化前后机器人腰关节的定位特性：（1）相同的工作条件下（即相同的工作压力和转动角度）的定位特性；（2）相同工作压力，不同的定位转角下的定位特性。
（1）气动机器人在相同工作条件下的定位特性分析
为了排除供气压力和定位位置不同对试验结果带来的影响，用于比较的测量结果必须在相同的供气压力和相同的定位位置下测得，图 5.2是在供气压力为0.6MPa，气动机器人的腰关节输出转角为105?时，结构优化前后，气动机器人腰部转角的输出比较曲线。
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图 5.2 结构优化前后机器人腰关节转角输出比较
由图 5.2可以看出，结构优化前气动机器人的腰部关节在到达最终平衡位置前存在很明显的波动，至少有两次较为明显的振动；而结构优化后的机器人在到达平衡位置前的波动很小，而且在一次微小的波动以后即到达最终要定位的位置。
根据试验曲线我们可以读出结构优化前后各波动点和各自平衡位置的转角值，测量结果如表5.3所示。
表5.3 结构优化前后转角输出波形
A 105 ?B 106.4 ?C 109 ?D 102. 3 ?E 106 ?F 103.9 ?其中：A－定位位置；
B－优化后系统的最大转角；
C－优化前系统第一次振动时最大转角；
D－优化前系统第一次振动时最小转角； E－优化前系统第二次振动时最大转角； F－优化前系统第二次振动时最小转角。
通过表5.3的结果可知，结构优化前，气动机器人腰部转角的最大偏移误差为：
?max?109??105??4?