[發明專利]一種再制造機器人控制器及其控制方法

在審

• 申請號: 201810449710.0
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108490887A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 曹建福;趙振宇;杜澤偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學蘇州研究院
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

本發明公開了一種再制造機器人控制器及其控制方法，屬于智能制造領域。為了滿足高速再制造生產線對機器人多軸聯動快速運動的要求，該控制器的思路是在雙核處理器環境下將機器人軌跡控制與邏輯控制功能集成在一起，并通過共享存儲器建立IO映射器進行狀態數據通信與運動協作，簡化了控制器的結構，并且能夠同時實現邏輯控制和軌跡控制。本發明還提供了一種基于上述控制器的控制方法，其通過軟硬結合方式和基于滑動濾波的自適應S加減速控制方法來完成多軸聯動插補控制。這種控制器可在各類再制造生產線的機器人系統中應用，實現高速平穩運動控制。

技術領域

本發明涉及機器人控制技術領域，主要涉及一種再制造機器人控制器及其控制方法。

背景技術

國際上一些發達國家結合激光加工和機器人技術，開展激光熔覆再制造技術研究。由于再制造損傷構件具有多樣化、小批量和個性化等特點，難以通過編制固定的機器人工作程序來實現修復生產。目前，市場上還沒有專門的面向再制造的機器人控制系統，都是采用的通用機器人控制器，另外目前還沒有解決機器人的智能自動編程技術。

本發明主要針對再制造過程復雜軌跡的高效平穩加工問題，利用雙核結構集成了機器人軌跡控制與邏輯控制，采用自適應S加減速控制方法實現了高速平穩運動控制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術上的不足，提供了一種再制造機器人控制器，可實現機器人高速平穩運動控制。本發明采用以下技術方案：

一種再制造機器人控制器，所述控制器包括參數化編程模塊、指令集模塊、指令譯碼模塊、帶滑動濾波器的自適應S曲線加減速控制模塊、多軸插補控制模塊、可編程邏輯控制模塊和FPGA插補芯片：

參數化編程模塊輸入沖壓路徑參數給指令集模塊，軌跡指令送到指令譯碼模塊完成二進制轉換、指令解析、運動數據預處理的計算，邏輯控制指令送到可編程邏輯控制模塊；

自適應S曲線加減速模塊根據譯碼模塊送來的運動數據，計算每個插補周期的機器人運動速度，同時利用滑動濾波器消除速度突變；

多軸插補模塊采用數字插補方法計算各軸運動增量，將各軸運動增量送到FPGA插補芯片中產生伺服控制脈沖信號；

可編程邏輯控制模塊根據接收的邏輯指令與生產線設備狀態數據，完成機器人與生產線的協作控制。

優選的，機器人的軌跡控制與邏輯控制運算集成在一個雙核處理器中，DSP核負責機器人多軸軌跡規劃與控制，ARM核負責邏輯控制；在共享存儲器中建立一個IO映射區作為軌跡控制器與可編程控制器的軟接口，在IO映射區上設置軸狀態、IO狀態、工作方式的IO映射器信息，并使用中斷方式實現雙核間的數據通信。

優選的，所述的機器人控制器采用基于滑動濾波的自適應S加減速控制方法，利用機器人各關節所允許的最大速度、最大加速度和最大加加速度的約束條件，根據各段軌跡的起點速度v_s和終點速度v_e的絕對差值|v_s-v_e|，自適應調整加減速時間常數，并采用滑動濾波方法消除S加減速算法過程中各加工段的速度跳變。

優選的，采用軟硬件相結合方式實現機器人運動規劃，先利用軟件模塊進行第一次多軸聯動插補計算，采用數字增量式積分器DDA算法獲得采樣周期的各軸數字值，為了保證精度使用了3字長的定點運算，同時對余數進行了累加補償處理；第二次插補使用了FPGA插補芯片，采用了脈沖式DDA算法產生出均勻化的指令脈沖信號。

本發明的有益效果：

1、本發明的再制造沖壓機器人控制器，能夠滿足高速再制造生產線對機器人多軸聯動快速運動、與再制造作業設備協作控制及體積小型化的要求，實現高速平穩運動控制。