[發(fā)明專利]一種流水線上機(jī)械臂精確控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310734876.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103737603A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉恒;楊達(dá)飛;陳英;黃鵬;陳華;沈泓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B25J13/00
• 分類號(hào): B25J13/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

1.一種流水線上機(jī)械臂精確控制系統(tǒng)，它包括傳感器、運(yùn)動(dòng)控制器、PID控制器和運(yùn)動(dòng)控制處理器，其特征在于傳感器、運(yùn)動(dòng)控制器、PID控制器和運(yùn)動(dòng)控制處理器設(shè)置在在機(jī)械臂的各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上，傳感器獲取機(jī)械臂各關(guān)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的控制狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)控制器則是向機(jī)械臂的關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，促使關(guān)節(jié)點(diǎn)按預(yù)定的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；PID控制器實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的控制，以確保機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)快速穩(wěn)定的控制效果；運(yùn)動(dòng)控制處理器計(jì)算機(jī)械臂當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將控制信息通過(guò)PID控制器傳輸至關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制器，由運(yùn)動(dòng)控制器直接控制關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)角度，運(yùn)動(dòng)控制處理器包括多處理器運(yùn)動(dòng)協(xié)同控制器，協(xié)調(diào)每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)上PID控制器和運(yùn)動(dòng)控制器任務(wù)執(zhí)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流水線上機(jī)械臂精確控制系統(tǒng)，其特征在于運(yùn)動(dòng)控制處理器還包括協(xié)從MCUARM處理器，以便更迅速的協(xié)調(diào)每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)上PID控制器和運(yùn)動(dòng)控制器任務(wù)執(zhí)行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流水線上機(jī)械臂精確控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PID控制器包括比例控制器、積分控制器和微分控制器，以更細(xì)微精確的對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行控制，達(dá)到精確控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的目的。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流水線上機(jī)械臂精確控制系統(tǒng)，其特征在于所述的每個(gè)PID控制器分別對(duì)三維中X軸、Y軸、Z軸運(yùn)動(dòng)量進(jìn)行控制。

5.一種流水線上機(jī)械臂精確控制方法，其具體技術(shù)方案為：

一、機(jī)械臂工作之前，由用戶確定機(jī)械臂的加工運(yùn)動(dòng)軌跡路線，并將所確定的加工軌跡路徑作為輸入?yún)?shù)，送給機(jī)械臂控制系統(tǒng)；

二、機(jī)械臂控制系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡路線圖，對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，根據(jù)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡路徑，確定機(jī)械臂各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的控制順序，從第一個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)為起點(diǎn)，計(jì)算該關(guān)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)之間的差值，計(jì)算出當(dāng)前關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制要求，之后以某一關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)差值作為輸入條件，計(jì)算該關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)結(jié)果對(duì)另一關(guān)節(jié)點(diǎn)的影響情況，之后再結(jié)合初始設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡路線，計(jì)算關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制差值，如此不斷傳遞，最后得到機(jī)械臂上所有關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制差值，再將所計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)控制差值分別傳給每個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的控制處理器；

三、單個(gè)的關(guān)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制處理器收到運(yùn)動(dòng)控制差值信號(hào)之后，將控制信號(hào)送入PID控制器，根據(jù)輸入的控制參量輸出運(yùn)動(dòng)控制結(jié)果，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制；

四、機(jī)械臂上的運(yùn)動(dòng)控制處理器對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，同時(shí)對(duì)機(jī)械臂當(dāng)前所處的狀態(tài)進(jìn)行采樣，采樣過(guò)程中由部署在機(jī)械臂上的位置傳感器，獲取機(jī)械臂的位置信息，運(yùn)動(dòng)控制處理器根據(jù)采集到的位置信息，定位到當(dāng)前機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)控制處理器從預(yù)先規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)軌跡路線中讀取初始的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，將二者進(jìn)行對(duì)比計(jì)算當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)位置差值，而且根據(jù)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡，還能夠計(jì)算得到當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到下一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的時(shí)間差，之后運(yùn)動(dòng)控制處理器將計(jì)算得到的運(yùn)動(dòng)位置差值和時(shí)間差值，共同送入?yún)f(xié)從處理器，協(xié)從處理器經(jīng)分析之后給運(yùn)動(dòng)控制處理器反饋信息，由運(yùn)動(dòng)控制處理器執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種流水線上機(jī)械臂精確控制方法，其特征在于所述的運(yùn)動(dòng)控制處理器對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡路徑任務(wù)的拆分，并將運(yùn)動(dòng)軌跡控制任務(wù)拆分成機(jī)械臂多個(gè)關(guān)節(jié)的具體控制任務(wù)，并協(xié)同機(jī)械臂各個(gè)從控制器聯(lián)合工作，共同實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。