[實用新型]六軸重載機器人控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420747752.X
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN204366962U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 付磊;王富林;徐晗;魯宇
• 申請（專利權）人: 南京熊貓電子股份有限公司;南京熊貓電子裝備有限公司;南京熊貓儀器儀表有限公司
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本實用新型涉及一種重載機器人控制系統(tǒng)，適用于多軸重載機器人，屬于工業(yè)機器人控制領域。

背景技術

重載機器人已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用，它是通過預先設定的程序控制機械臂實現(xiàn)工件的移動，以便減少人員勞動強度，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。六軸重載機器人由兩個機械臂和多個軸關節(jié)組成，由伺服驅(qū)動放大器連接伺服電機，可完成相應的運動軌跡。

目前，現(xiàn)階段重載機器大多數(shù)所采用的編程語言和控制器都是針對某一特定目標的，使用受限，軌跡跟蹤精度較差。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是針對目前重載機器人的發(fā)展需求，解決上述不足，提出一種六軸重載機器人的優(yōu)化控制系統(tǒng)，其結(jié)構合理、安裝和維護方便、穩(wěn)定性高。

本實用新型的技術方案是：六軸重載機器人控制系統(tǒng)，包括上位機、六軸運動控制器、六個單元伺服驅(qū)動器及執(zhí)行機構；所述運動控制器包括DSP、FPGA、數(shù)據(jù)傳輸JTAG接口，六軸運動控制器通過JTAG接口與上位機數(shù)據(jù)連接，六軸運動控制器分別連接六個單元的伺服驅(qū)動器及執(zhí)行機構；運動控制器對各個伺服驅(qū)動器和伺服電機發(fā)送控制指令，對機器人的各軸關節(jié)做運動控制；同時，運動控制器通過JTAG接口與上位機數(shù)據(jù)傳輸接受上位機界面設置的參數(shù)，同時可將傳感器采集的機器人運行狀態(tài)信息反饋給上位機。

運動控制器執(zhí)行控制算法實現(xiàn)運動控制的位置控制。

運動控制器控制輸入端口連接一觸摸屏作為控制參數(shù)輸入的示教器。

運動控制器屬于運動控制系統(tǒng)的核心部分，采用模塊化的思想進行實現(xiàn)設計；伺服驅(qū)動器和伺服電機是整個機器人控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。伺服驅(qū)動器根據(jù)運動控制器下達的指令對伺服電機進行控制，并且實時采集伺服電機的編碼器反饋的數(shù)據(jù)，對伺服電機的運行實現(xiàn)閉環(huán)控制。反饋的數(shù)據(jù)主要是機器人的位置信息，包括角度反饋和位置反饋。運動控制器會根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)，通過伺服驅(qū)動器對伺服電機進行控制。

上位機在PC機上實現(xiàn)，通過設計人機交互界面，設計機器人運行數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)與多軸運動控制器的通訊。通過人機界面，對整個機器人系統(tǒng)進行運動參數(shù)設置以及機器人運行狀態(tài)顯示。

本發(fā)明的有益效果：基于“PC+運動控制器”的模式，將PC機的信息處理能力和開放式的特點與運動控制器的運動控制功能有機地結(jié)合在一起，具有信息處理能力強、開放程度高、運動軌跡控制準確、通用性好等特點。運動控制器實現(xiàn)以多軸聯(lián)動的方式控制機械臂，實現(xiàn)工件的移動。整個控制系統(tǒng)采用主從模式和模塊化的思路來實現(xiàn)的，具有靈活的擴展功能；利用運動控制器實現(xiàn)多軸伺服電機的控制，提高了機器人控制系統(tǒng)的可控性，具有運行高效穩(wěn)定，控制效果明顯等優(yōu)點；系統(tǒng)結(jié)構簡單，易于實現(xiàn)。

解決傳統(tǒng)重載機器采用的編程語言和控制器都是針對某一特定目標的，使用受限，軌跡跟蹤精度較差的問題。上位機在PC機上實現(xiàn)，通過設計人機交互界面，設計機器人運行數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)與多軸運動控制器的通訊。通過人機界面，對整個機器人系統(tǒng)進行運動參數(shù)設置以及機器人運行狀態(tài)顯示。伺服驅(qū)動器及伺服電機作為整個系統(tǒng)的執(zhí)行元件，伺服驅(qū)動器與伺服電機相連，伺服電機經(jīng)減速器與機器人關節(jié)相連。運動控制器通過伺服電機的編碼器的反饋數(shù)據(jù)，對伺服電機進行實時控制，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。六軸重載機器人優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構合理、安裝和維護方便、穩(wěn)定性高。

附圖說明

圖1是本實用新型的控制系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

本實用新型的具體實施方式結(jié)合附圖1詳細說明。

六軸重載機器人控制系統(tǒng)主要利用運動控制器實現(xiàn)以多軸聯(lián)動的方式控制機械臂，實現(xiàn)工件的移動。通過上位機、運動控制系統(tǒng)和反饋裝置形成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)；基于“PC+運動控制器”的模式，將PC機的信息處理能力和開放式的特點與運動控制器的運動控制功能有機地結(jié)合在一起，具有信息處理能力強、開放程度高、運動軌跡控制準確、通用性好等特點。

上位機在PC機上實現(xiàn)，通過設計人機交互界面，設計機器人運行數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)與多軸運動控制器的通訊。通過人機界面，對整個機器人系統(tǒng)進行運動參數(shù)設置以及機器人運行狀態(tài)顯示。

運動控制器(可采用施奈德產(chǎn)品或西門子產(chǎn)品)主要由高性能DSP和FPGA組成，利用其高速的數(shù)據(jù)處理功能和邏輯控制功能，實現(xiàn)六軸協(xié)調(diào)控制與復雜的運動軌跡規(guī)劃和誤差補償。控制控制器將控制程序轉(zhuǎn)換為執(zhí)行指令下發(fā)于各個伺服驅(qū)動器及執(zhí)行機構，根據(jù)采用的控制算法實現(xiàn)運動控制的位置控制。

運動控制器既可以與上位機通信，也可以與示教器通信，實現(xiàn)控制。