[發(fā)明專利]一種嵌入式裁片掛片機(jī)器人控制系統(tǒng)及機(jī)器人控制方法

在審

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• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108648208A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉華;柯莉紅;張蕾;楊濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/80;B25J9/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 談耀文

本發(fā)明公開了一種嵌入式裁片掛片機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括依次連接的硬件層、控制層和應(yīng)用層，應(yīng)用層包括若干個相互連接的PC上位機(jī)，PC上位機(jī)通過無線連接的方式與控制層相連；硬件層包括安裝在機(jī)器人機(jī)械本體的若干個伺服電機(jī)，每個伺服電機(jī)連接有伺服驅(qū)動器，多個伺服驅(qū)動器之間通過CAN通信模塊進(jìn)行通信；控制層包括ARM嵌入式平臺和各功能模塊。本發(fā)明還公開了裁片掛片機(jī)器人的控制方法，求出機(jī)器人關(guān)節(jié)參數(shù)并通過運(yùn)動控制芯片按照規(guī)劃軌跡計(jì)算出末端執(zhí)行器到達(dá)裁片位置的運(yùn)動參數(shù)；驅(qū)動機(jī)器人抓取裁片后掛在衣架上。本發(fā)明的機(jī)器人控制系統(tǒng)，不需人工干預(yù)，自主識別裁片、確定裁片位置，準(zhǔn)確有效的完成抓片和掛片動作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于嵌入式機(jī)器人運(yùn)動控制裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入式裁片掛片機(jī)器人控制系統(tǒng)，還涉及該裁片掛片機(jī)器人的控制方法。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁入新常態(tài)，傳統(tǒng)的依賴資源消耗以及勞動力持續(xù)投入的發(fā)展模式已經(jīng)難以為繼，紡織服裝業(yè)的內(nèi)生動力必須要不斷增強(qiáng)。“工業(yè)4.0”大幕的徐徐拉開以及人口紅利的消失、機(jī)器人技術(shù)的逐漸成熟以及在各行業(yè)應(yīng)用的普及，機(jī)器人代替人以減少用工，將最終成為紡織服裝企業(yè)的現(xiàn)實(shí)選擇。通過“機(jī)器換人”提升產(chǎn)業(yè)的信息化技術(shù)水平，應(yīng)用信息化主動破解低效高耗難題，促進(jìn)企業(yè)由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，是紡織服裝企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的不二選擇。國內(nèi)企業(yè)對焊接、噴涂、搬運(yùn)等行業(yè)的單工位或工藝聯(lián)合通用型工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)取得了一些成績，但不能滿足紡織服裝企業(yè)對機(jī)器人的特殊要求。勞動密集型企業(yè)難以進(jìn)口價格高昂的機(jī)器人，根據(jù)紡織服裝企業(yè)“機(jī)器換人”的實(shí)際需求，研發(fā)制造價格相對較低、質(zhì)量可靠、實(shí)用性強(qiáng)的單工位機(jī)器人甚至工藝聯(lián)合機(jī)器人，是減輕企業(yè)“機(jī)器換人”成本負(fù)擔(dān)的有效方法。2014年開始，單工位的鋪布機(jī)器人、工藝聯(lián)合型的紡織機(jī)器人以及印染機(jī)器人開始在青島、石獅、紹興等地進(jìn)行研發(fā)，尚未投入使用。研發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能機(jī)器人控制系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)迫在眉睫。

因工業(yè)機(jī)器人配備PC工控機(jī)作為控制器導(dǎo)致體積大、占用空間大的問題，使用ARM嵌入式控制器配合運(yùn)動控制芯片控制機(jī)器人，不但可以有效的縮小控制器體積而且實(shí)時穩(wěn)定，具有明顯的優(yōu)勢。目前，國外機(jī)器人公司已有的控制系統(tǒng)，如美國“PR2”的ROS控制系統(tǒng)、基于工業(yè)PLC的控制系統(tǒng)以及基于“IPC+運(yùn)動控制器”的控制系統(tǒng)等都是基于PC機(jī)作為機(jī)器人控制器的運(yùn)動控制系統(tǒng)；而目前國內(nèi)尚無成熟的嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)。現(xiàn)有的機(jī)器人控制系統(tǒng)都是基于PC機(jī)為運(yùn)動控制器進(jìn)行軟件控制或以PC機(jī)為載體結(jié)合運(yùn)動控制卡進(jìn)行運(yùn)動控制，這種設(shè)計(jì)雖然能夠利用PC機(jī)豐富的資源，但造成運(yùn)動控制器體積大，對機(jī)器人作業(yè)空間有很大的限制。而順應(yīng)控制系統(tǒng)小型化趨勢的如基于嵌入式控制器的機(jī)器人控制系統(tǒng)，目前，國內(nèi)尚無成熟的系統(tǒng)推出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種嵌入式裁片掛片機(jī)器人控制系統(tǒng)，有效的解決當(dāng)前機(jī)器人由于控制器體積大，無法在狹小空間進(jìn)行作業(yè)的問題。

本發(fā)明的目的還在于提供一種嵌入式裁片掛片機(jī)器人的控制方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，一種嵌入式裁片掛片機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括依次連接的硬件層、控制層和應(yīng)用層，應(yīng)用層包括若干個相互連接的具有熱點(diǎn)功能的PC上位機(jī)，PC上位機(jī)通過無線連接的方式與控制層相連；硬件層包括安裝在機(jī)器人機(jī)械本體的若干個伺服電機(jī)，每個伺服電機(jī)連接有伺服驅(qū)動器，多個伺服驅(qū)動器之間通過CAN通信模塊進(jìn)行通信；控制層包括ARM嵌入式平臺和功能模塊，功能模塊包括DSP模塊、運(yùn)動控制芯片、視覺定位模塊和射頻識別模塊；

ARM嵌入式平臺分別與DSP模塊、視覺定位模塊、射頻識別模塊相連和運(yùn)動控制芯片相連通信，ARM嵌入式平臺還通過CAN總線的方式與CAN通信模塊相連；ARM嵌入式平臺通過無線連接的方式與PC上位機(jī)相連。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，