[發明專利]一種基于模型的多軸機器人控制裝置與方法

在審

• 申請號: 202010460370.9
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111730593A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 黃家才;段超;顧皞偉;施昕昕;高芳征;馬鵬;包光旋;張春雨
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開一種基于模型的多軸機器人控制裝置，包括圖像采集裝置、上位機、總線控制模塊和關節電機控制模塊；圖像采集裝置與上位機相連接，總線控制模塊連接上位機；關節電機控制模塊包括關節電機控制單元和關節電機驅動單元，關節電機控制單元與關節電機驅動單元相連接，所述關節電機控制模塊為若干個；總線控制模塊通過控制總線與關節電機控制模塊相連接。本發明采用模塊化分布式的控制方式，搭建整個機器人的控制模型，完成機器人的視覺控制、軌跡規劃、關節驅動部分，本申請采用模塊化裝置，分布式控制的方法，使本套系統兼容其他廠商的驅動器和機器人。

技術領域

本發明涉及機器人控制技術領域，尤其涉及一種基于模型的多軸機器人控制裝置與方法。

背景技術

隨著機器人運用領域的不斷擴大，人們對于機器人的要求也越來越多，但是傳統的機器人控制系統對用戶并不開源，這就使得一些個性化的功能不能進行開發，甚至會限制一些先進算法的研究與發展。本發明采用的開發方式，所有的控制邏輯都用可以在MATLAB或者LABVIEW中進行模型搭建，不僅可以大大縮減開發周期，還可以使整套控制算法更易理解。

傳統機器人控制系統的研發一般會包括需求分析、仿真驗證、實物設計、驗證測試等環節，但是這些研發環節都是孤立進行的，各個環節使用的開發平臺不同，甚至開發人員也不同，這就會導致開發周期過長、效率低下等問題。而且傳統開發方式一般采用手工編程，這種方式難度大、錯誤多，對于后期的測試與驗證也帶來巨大的困難。

現有技術中，多關節機器人一體化協同控制裝置及方法公開的多關節機器人一體化協同控制裝置在進行系統測試與驗證時，沒有直接的第三方測試監控軟件，不方便對機器人實驗數據進行采集。一種多關節機器人一體化協同控制裝置將機器人軌跡規劃算法以及各個關節的控制算法都放在主控芯片中，增加了主控芯片的運算負擔。一種多關節機器人一體化協同控制裝置主控與各個關節之間的通信采用的是并口總線通信，通信距離短而且會占用主控芯片大量資源。

發明內容

本申請公開了一種基于模型的多軸機器人控制裝置及方法，采用模塊化裝置，分布式控制的方法，也使本套系統兼容其他廠商的驅動器和機器人。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于模型的多軸機器人控制裝置，

包括圖像采集裝置、上位機、總線控制模塊和關節電機控制模塊；圖像采集裝置與上位機相連接，總線控制模塊連接上位機；

關節電機控制模塊包括關節電機控制單元和關節電機驅動單元，關節電機控制單元與關節電機驅動單元相連接

所述關節電機控制模塊為若干個；

總線控制模塊通過控制總線與關節電機控制模塊相連接。

較優地，還包括代碼生成模塊，所述代碼生成模塊包括仿真器接口單元和硬件代碼生成器，上位機、仿真器接口單元和硬件代碼生成器依次順序連接，圖像采集裝置、總線控制模塊都與硬件代碼生成控制器相連接。

PC機使用Windows操作系統系統，安裝圖形化編程軟件搭建整個機器人的控制模型，機器人控制系統成為實時控制系統；通過仿真器接口模塊將機器人控制模型生成的C語言代碼下載至硬件代碼生成控制器中；硬件代碼生成控制器通過總線控制關節電機控制模塊驅動機器人完成預期動作。

所述硬件代碼生成控制器包括第一電源模塊、第一處理器模塊、串口通信模塊和圖像傳輸模塊；串口通信模塊、圖像傳輸模塊都與第一處理器模塊相連接，圖像傳輸模塊與圖像采集裝置相連接；上位機與串口通信模塊相連接，第一處理器模塊與總線控制模塊相連接。

第一電源模塊為硬件代碼生成控制器提供電源，第一處理器模塊進行圖像處理、機器人軌跡規劃和控制指令的收發，串口通信模塊用來與上位機通信，圖像傳輸模塊接收圖像采集裝置傳來的圖像并傳輸給第一處理器模塊；