[發(fā)明專利]一種用于管件焊接的六軸機器人控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107414845A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 李健;劉邦雄;苗明達;彭永東;許元洪;辛艷峰
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16;B25J13/00;B23K37/00
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙)45113
• 代理人: 李志華

技術領域

本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，特別涉及一種用于管件焊接的六軸機器人控制系統(tǒng)。

背景技術

管與管之間的焊接，焊縫復雜，焊接時煙塵和金屬飛濺，焊接環(huán)境比較惡劣，因而用于管與管之間焊接的焊接機器人得到了廣泛的應用，但現(xiàn)有焊接機器人存在如下不足：

1．控制系統(tǒng)較為復雜，操作不便，編程繁瑣，如圖2所示，控制系統(tǒng)高度集成于主板與控制面板中，開放程度較低，需要對操作人員進行專業(yè)的培訓才可以較好地對機器人進行示教，實施對管件的焊接；

2．不易獲取焊槍最優(yōu)路徑，獲取最優(yōu)路徑時往往需要在電腦中進行多次模擬，由人工根據經驗自行確定焊接軌跡，焊接過程中，焊槍中心點不夠準確，易出現(xiàn)偏差，出現(xiàn)偏焊現(xiàn)象，機器人不能與管件有效配合好；

3．末端治具的精度達不到焊接的要求，對操作人員的綜合素質要求較高，不能滿足企業(yè)生產需要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術控制部分的改進，提供一種用于管件焊接的六軸機器人控制系統(tǒng)，以克服上述已有技術存在的不足。

本發(fā)明采取的技術方案是：一種用于管件焊接的六軸機器人控制系統(tǒng)，包括主控板、嵌入式控制器以及運動控制器，運動控制器集成于嵌入式控制器中，運動控制器通過總線分別連接六個關節(jié)軸的電機伺服驅動器，進而與電機相連，主控板通過總線與嵌入式控制器連接，并通過嵌入式控制器和運動控制器控制六個關節(jié)軸的電機聯(lián)動從而控制機器人的運動姿態(tài)；

所述主控板包括邏輯控制模塊、路徑規(guī)劃模塊、運動控制模塊和網絡控制模塊；

邏輯控制模塊用于對程序進行優(yōu)化，完成邏輯控制的操作；

路徑規(guī)劃模塊用于對末端運動軌跡求解，根據焊接工件尺寸選定合適的運動軌跡，獲取最優(yōu)路徑；

運動控制模塊用于控制末端運動實現(xiàn)直線、曲線運動操作以及運動跟蹤，使其末端焊槍運動至所要達到的目標點；

網絡控制模塊用于實現(xiàn)實時監(jiān)控六軸機器人運行的全過程及離線編程；

所述嵌入式控制器包括光電接近開關、焊槍末端點坐標獲取模塊、警報模塊以及電源驅動模塊；

光電接近開關用于限定運動行程，當末端焊槍快要碰觸到焊接件時，光電接近開關發(fā)出接近信號并將接近信號傳遞給主控板控制系統(tǒng)，使焊槍停止運動；

警報模塊用于對工作過程中異常狀況示警，當焊槍由于誤操作或是末端焊槍碰到焊接件或其他原因發(fā)生故障時，發(fā)出紅色警報并伴有蜂鳴警報；

電源驅動模塊用于給系統(tǒng)提供工作電源。

其進一步的技術方案是：所述嵌入式控制器嵌入焊槍末端點坐標獲取模塊，焊槍末端點坐標獲取模塊用于獲取焊槍點的坐標位置點，經數據傳輸給路徑規(guī)劃模塊，通過路徑規(guī)劃模塊的計算求得最優(yōu)運動路徑。

更進一步：所述運動控制器采用GUS-600運動控制器，該控制器預留六個總線端口，通過總線電纜與六個關節(jié)軸的電機伺服驅動器連接，使得六個軸的電機聯(lián)動從而控制機器人的運動姿態(tài)。

所述邏輯控制模塊采用西門子S7-1200，網絡控制模塊采用GE- IC200BEM103，路徑規(guī)劃模塊采用ROS-SLAM。

由于采取上述技術方案，本發(fā)明之一種用于管件焊接的六軸機器人控制系統(tǒng)具有以下有益效果：

1. 本發(fā)明通過集成各個模塊，將主控板上邏輯控制模塊、路徑規(guī)劃模塊、運動控制模塊以及網絡控制模塊與嵌入式控制器整合在一個控制系統(tǒng)中，提供邏輯編程、運動控制、網絡控制等功能，使得復雜的控制系統(tǒng)簡單化，易操作，制作成本較低；

2. 本發(fā)明主控板包括有路徑規(guī)劃模塊，嵌入式控制器嵌入焊槍末端點坐標獲取軟件，可獲取焊槍點的坐標位置點，經數據傳輸給路徑規(guī)劃模塊，通過路徑規(guī)劃模塊的計算求得最優(yōu)運動路徑，從而解決了以往難以獲取最優(yōu)路徑的問題；減少了焊槍不必要的運動時間，提高了焊接的效率與焊接的質量；

同時將網絡控制模塊加入主控板控制系統(tǒng)中，用戶可以隨時監(jiān)控機器人運動狀況，可以更加便捷地使用焊接機械手焊接管件，由于有以上優(yōu)點，使焊接機器人在焊接行業(yè)中得到進一步的應用推廣；

3.本發(fā)明之嵌入式控制器嵌入焊槍末端點獲取模塊，通過該模塊獲取焊槍端點坐標，并通過數據傳輸給路徑規(guī)劃模塊，從而推導出運動學的正解和逆解，獲取了最優(yōu)焊接路徑，減少了焊槍不必要的運動時間，能夠對焊槍端口精準定位，提高了焊接的效率與焊接的質量；

4.本發(fā)明采用嵌入式控制器，既可減少控制系統(tǒng)的體積，降低功耗和成本，又可提高可靠性。

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明之一種用于管件焊接的六軸機器人控制系統(tǒng)的技術特征作進一步的說明。