[實(shí)用新型]一種六軸焊接工業(yè)機(jī)器人防碰撞控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720573106.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207014366U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李健;苗明達(dá);彭永東;許元洪;辛艷峰;劉邦雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B23K37/00
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)45113
• 代理人: 李志華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，特別涉及一種六軸焊接工業(yè)機(jī)器人防碰撞控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于機(jī)器人的許多人所共知的優(yōu)點(diǎn)，它已應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，在兵工企業(yè)中、工業(yè)機(jī)器人可以用于機(jī)械加工、沖壓、加料、裝配等場(chǎng)合；在火化工生產(chǎn)中，還可排險(xiǎn)機(jī)器人排除地雷或可疑爆炸物的險(xiǎn)情；可以說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人已越來(lái)越多地受到企業(yè)和人們的重視；目前，我國(guó)獨(dú)立研制出6類10種工業(yè)機(jī)器人，其中噴漆、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、裝配、壓鑄等7種機(jī)器人達(dá)到國(guó)際中期水平，非接觸式機(jī)器人性能系統(tǒng)達(dá)到目前國(guó)際先進(jìn)水平。

盡管機(jī)器人技術(shù)在不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)上的優(yōu)點(diǎn)很多，但現(xiàn)有機(jī)器人仍存在如下不足：

工業(yè)機(jī)器人在使用中傷害事故時(shí)有發(fā)生，特別是工人處在機(jī)器人的工作包絡(luò)線范圍內(nèi)受到的傷害如：工人可能會(huì)被機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)部件如操作臂或機(jī)器人所運(yùn)動(dòng)的零件所碰撞或撞擊、擠壓，以及由于人的失誤、零件故障、控制系統(tǒng)失效等導(dǎo)致的傷害；為了預(yù)防機(jī)器人傷人事故的發(fā)生，常采用聯(lián)鎖防護(hù)欄、固定防護(hù)欄、警告裝置等被動(dòng)預(yù)防措施，雖然我們可以在外部環(huán)境設(shè)置很多安全屏障來(lái)避免高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人觸碰到人，但是還是無(wú)法根本上杜絕人不去接觸機(jī)器人。

產(chǎn)生以上事故的原因一是現(xiàn)有的機(jī)器人還不能像人一樣看、聽(tīng)去觀察周圍的環(huán)境并作出判斷；二是很多機(jī)器人在機(jī)器人防碰撞系統(tǒng)上存在一定的不足，沒(méi)有建立主動(dòng)認(rèn)知機(jī)制，即機(jī)器人無(wú)法識(shí)別工作周圍的環(huán)境是否存在人或者會(huì)對(duì)人造成傷害而主動(dòng)采取中斷或避讓措施。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，提供一種六軸焊接工業(yè)機(jī)器人防碰撞控制系統(tǒng)，以克服上述已有技術(shù)存在的不足。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：一種六軸焊接工業(yè)機(jī)器人防碰撞控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括運(yùn)算中樞模塊、控制模塊和信息采集模塊，所述控制模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線分別與運(yùn)算中樞模塊和信息采集模塊連接，并通過(guò)I/O口與機(jī)器人控制模塊連接進(jìn)行信息交換；

所述信息采集模塊包括超聲波傳感器、位置傳感器、速度傳感器和角度傳感器；所述位置傳感器設(shè)在焊接工業(yè)機(jī)器人各機(jī)械臂前端，速度傳感器和角度傳感器設(shè)在機(jī)械臂軸關(guān)節(jié)連接處，超聲波傳感器設(shè)在各機(jī)械臂兩側(cè)中部；

超聲波傳感器用于采集機(jī)器人周邊環(huán)境的信號(hào)，搜索是否有障礙物出現(xiàn)；

位置傳感器用于確定機(jī)械臂末端焊槍的實(shí)時(shí)位置；

速度傳感器用于確定機(jī)器人工作時(shí)各機(jī)械臂模塊以及軸關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度；

角度傳感器用于確定每一個(gè)機(jī)械臂轉(zhuǎn)過(guò)的角度，實(shí)時(shí)定位機(jī)器人的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)空間區(qū)域；

所述運(yùn)算中樞模塊包括多個(gè)并行運(yùn)算模塊和一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)算模塊，并行運(yùn)算模塊用于為并行計(jì)算提供硬件和軟件界面，實(shí)時(shí)控制模塊通過(guò)綜合使用和分析從控制模塊獲取的各種信息，實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)器人機(jī)械臂末端焊槍的最終位置，認(rèn)知周邊環(huán)境狀態(tài)，并通過(guò)控制模塊實(shí)時(shí)給機(jī)器人控制系統(tǒng)發(fā)出是否主動(dòng)采取中斷或避讓措施的指令；

所述控制模塊的作用：

一是將信息采集模塊采集的信息送運(yùn)算中樞模塊進(jìn)行并行運(yùn)算和實(shí)時(shí)運(yùn)算，對(duì)最終認(rèn)定的機(jī)械臂末端焊槍的位置、角度、運(yùn)動(dòng)速度以及周圍環(huán)境信息作出判斷；

二是根據(jù)運(yùn)算中樞模塊運(yùn)算和判斷的結(jié)果向機(jī)器人控制模塊發(fā)出是否主動(dòng)采取中斷或避讓措施的指令；

三是與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，或接受人工控制命令，或者輸出當(dāng)前機(jī)器人機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的路徑規(guī)劃到外部設(shè)備。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案是：所述并行運(yùn)算模塊采用GPU圖形處理器，實(shí)時(shí)運(yùn)算模塊采用CPU中央處理器；并行運(yùn)算模塊和實(shí)時(shí)運(yùn)算模塊被包括在運(yùn)算中樞模塊中，其包括關(guān)系或是在一個(gè)實(shí)際個(gè)體上：二者均在ARM處理器上，或是分別為兩個(gè)部分：在電路板上分別有多個(gè)GPU圖形處理器和一個(gè)CPU中央處理器；

所述控制模塊采用小型可編程控制器PLC。

更進(jìn)一步：所述控制模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線連接外部網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)，一是用于運(yùn)算模塊與控制模塊之間進(jìn)行通信；二是與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，或接受人工控制命令，或者輸出當(dāng)前機(jī)器人機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的路徑規(guī)劃到外部設(shè)備。

所述控制模塊之小型可編程控制器PLC中嵌入防碰撞程序。

由于采取上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型之一種六軸焊接工業(yè)機(jī)器人防碰撞控制系統(tǒng)具有以下有益效果：