[發明專利]一種具有柔性腕關節機器人的控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201910056730.6
• 申請日: 2019-01-19
• 公開（公告）號: CN109454653A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 趙競遠;徐燕華;尚濤;丁立軍;邢博
• 申請（專利權）人: 嘉興市宏豐機械有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B23Q3/16;B25J9/16
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 王大國

本發明公開了一種具有柔性腕關節機器人的控制系統，包括刀庫、編碼器、刀庫伺服電機、控制器和刀座，還包括連接刀座的柔性腕關節，柔性腕關節通過管路連接有背壓提供機構，所述管路上設置有可調減壓閥，在可調減壓閥與柔性腕關節之間設置有壓力傳感器，壓力傳感器及可調減壓閥均連接控制器，本發明使機器人所持刀具具有柔性腕關節，并能夠控制柔性腕關節背壓的安全閾值，避免刀具或機器人損壞。

技術領域

本發明屬于機器人領域，更具體的說涉及一種具有柔性腕關節機器人的控制系統及控制方法。

背景技術

目前工業機器人的應用越來越普遍，應用范圍也越來越廣，關節式工業機器人，由于自身結構的原因，重復精度相對較高，而定位精度較低。這個特點導致工業機器人在裝配和加工領域應用受限。

現有的解決方式是采用高精度的六維力傳感器，作為機器人和執行機構的過渡連接裝置，六維力傳感器能夠檢測x，y，z三個方向的力以及繞三個軸向的力矩。傳感器所獲得的力和力矩信號反饋給機器人的控制系統，從而使機器人做出相應的反應。但是該方式存在以下的不足：1.力傳感器成本較高，反饋控制系統較復雜，不利于廣泛的推廣和應用。2.力反饋控制系統存在時間上的滯后性，碰撞發生以后系統延遲一定時間才會產生相應的動作，然而當控制系統作出響應時，工件可能已經被破壞了。

另一種解決方式是通過單軸氣缸和伺服閥來控制氣缸對工件的壓力，但是該方式為單自由度機構只在一個方向上有作用，而工業中使用的六自由度機器人的運動自由度較多，執行工具和工件之間的接觸通常是多維的。要滿足需求就要采用多個單自由度機構串聯起來，系統剛度降低，誤差增大，控制變得復雜，成本上升。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種使機器人所持刀具具有柔性腕關節，并能夠控制柔性腕關節背壓的安全閾值，避免刀具或機器人損壞。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種具有柔性腕關節機器人的控制系統，包括刀庫、編碼器、刀庫伺服電機、控制器和刀座，還包括連接刀座的柔性腕關節，柔性腕關節通過管路連接有背壓提供機構，所述管路上設置有可調減壓閥，在可調減壓閥與柔性腕關節之間設置有壓力傳感器，壓力傳感器及可調減壓閥均連接控制器。

進一步的所述刀座為動力刀座，動力刀座連接有變頻器，變頻器連接控制器。

進一步的所述背壓提供機構為氣缸或液壓缸。

進一步的所述柔性腕關節連接至機器人的機械臂上。

一種控制方法，包括如下步驟：

S1：數據配置，對刀庫內所有刀具一一對應設定可調減壓閥出口壓力及背壓的安全閾值；

S2：選刀，根據待加工工件的需要通過刀庫伺服電機由刀庫選取相應的刀具安裝在刀座上；

S3：調整柔性腕關節背壓，根據選定的刀具，由編碼器將信號反饋至控制器，控制器根據選定的刀具控制可調減壓閥的出口壓力；

S4：判斷刀具工況，由壓力傳感器實時檢測柔性腕關節內背壓，并將信號反饋至控制器，在其背壓大于閾值時報警停機，背壓小于安全閾值時正常工作。

進一步的在步驟S1中對刀庫內所有刀具一一對應設定變頻器輸出信號，在選定刀具后，根據選定的刀具，由編碼器將信號反饋至控制器，控制器根據選定的刀具控制變頻器輸出信號，進而使動力刀座按設定值轉速運轉。

進一步的在選刀過程中通過編碼器將選擇的刀具信號反饋至控制器，由控制器判斷選定的刀具是否為需要刀具，若為是，繼續步驟S3，若為否，重新選擇刀具。