[發(fā)明專(zhuān)利]一種坐標(biāo)式焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)、方法和機(jī)器人

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110658139.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113386134A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文韜;劉德剛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16;B23K37/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種坐標(biāo)式焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)、方法和機(jī)器人，包括上位機(jī)、下位機(jī)、硬件模塊和機(jī)器人外圍設(shè)備，上位機(jī)與下位機(jī)連接，上位機(jī)用于輸入，和/或，輸出運(yùn)動(dòng)控制指令；下位機(jī)用于運(yùn)行控制算法，并生成控制焊機(jī)的控制邏輯；硬件模塊用于通過(guò)拓展板接口接收控制邏輯，并將控制邏輯傳輸至機(jī)器人外圍設(shè)備。本系統(tǒng)通信協(xié)議選用是TCP協(xié)議，在一定程度上能夠從底層避免丟包可能性；且支持清槍站，能夠清理焊接機(jī)器人在工作過(guò)程中產(chǎn)生的粘堵及在焊槍氣體保護(hù)套內(nèi)的飛淺物，確保氣體長(zhǎng)期暢通無(wú)阻，提高焊縫質(zhì)量；支持進(jìn)絲機(jī)，保證送絲精度和提高焊絲利用率；支持外部軸聯(lián)動(dòng)耦合加工，有時(shí)需配合兩軸變位體，因此設(shè)計(jì)8軸驅(qū)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種坐標(biāo)式焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)、方法和機(jī)器人。

背景技術(shù)

據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告顯示，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)約占全球的1/3，預(yù)計(jì)2021年將從2019年57.3億美元增長(zhǎng)到70億美元，現(xiàn)在焊接機(jī)器人占全球工業(yè)機(jī)器人的40％以上,焊接機(jī)器人可在高溫、缺氧、有毒等高危環(huán)境下工作，能很好地完成重復(fù)性工作，提高工廠生產(chǎn)效率。而焊接機(jī)器人的重復(fù)精度和穩(wěn)定性與控制系統(tǒng)軟硬件的穩(wěn)定性和可靠性息息相關(guān)。

控制焊接機(jī)器人軌跡規(guī)劃的軟件和硬件被稱(chēng)為焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)。焊接機(jī)器人系統(tǒng)中的傳統(tǒng)示教器多是基于Linux和WinCE進(jìn)行開(kāi)發(fā)，WinCE有豐富的GUI庫(kù)，能縮短開(kāi)發(fā)周期，但它不支持跨平臺(tái)。Linux內(nèi)核小，資源占有率低，圖形界面支持效果差。

焊接系統(tǒng)種類(lèi)繁多，單從處理器結(jié)構(gòu)上就可分為以單片機(jī)、PLC、專(zhuān)用微處理器、PC+運(yùn)動(dòng)控制卡和以ARM、DSP、FPGA等嵌入式芯片為核心的控制系統(tǒng)。早期機(jī)器人控制器常采用以MCU為核心的控制器。但隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)控制器的計(jì)算速度大幅度提高，僅憑單片機(jī)不能滿(mǎn)足對(duì)復(fù)雜算法進(jìn)行高速運(yùn)算的要求。后來(lái)很多制造商提供了整套以PLC作為核心控制器的解決方案，以PLC為核心的機(jī)器人系統(tǒng)不僅技術(shù)成熟可靠、在擴(kuò)展性和互換性等方面都有很好的優(yōu)勢(shì)，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，但是PLC不支持復(fù)雜的算法，處理的數(shù)據(jù)較簡(jiǎn)單，不能滿(mǎn)足多軸聯(lián)動(dòng)這類(lèi)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡。再后來(lái)以PC+運(yùn)動(dòng)控制卡作為機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心。運(yùn)動(dòng)控制卡可用于各種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，大多用來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，該結(jié)構(gòu)可充分利用PC的資源，實(shí)時(shí)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)其狀態(tài)，確保系統(tǒng)的位置與速度控制精度，雖能縮減開(kāi)發(fā)時(shí)間，但成本高且不利于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的一個(gè)主要問(wèn)題是傳統(tǒng)焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性差，以及控制器開(kāi)發(fā)成本高的的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種坐標(biāo)式焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、下位機(jī)、硬件模塊和機(jī)器人外圍設(shè)備，所述上位機(jī)與所述下位機(jī)連接，用于輸入，和/或，輸出運(yùn)動(dòng)控制指令；

所述下位機(jī)用于運(yùn)行控制算法，并生成控制焊機(jī)的控制邏輯；

所述硬件模塊用于通過(guò)拓展板接口接收所述控制邏輯，并將所述控制邏輯傳輸至所述機(jī)器人外圍設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述下位機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)為：

SOC FPGA架構(gòu)或ARM+FPGA架構(gòu)，所述SOC FPGA架構(gòu)為在單一芯片上集成ARM處理器和FPGA的SOC芯片。

進(jìn)一步地，所述上位機(jī)包括：

示教器，所述示教器使用Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、示教、編輯應(yīng)用程序、設(shè)置控件設(shè)備參數(shù)和顯示當(dāng)前被控對(duì)象狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述上位機(jī)還包括：

遙桿控件，所述遙桿控件用于通過(guò)遙桿采樣板上的串口向所述示教器發(fā)送控制指令。

進(jìn)一步地，所述示教器還用于轉(zhuǎn)換處理所述控制指令，并將轉(zhuǎn)換處理后的控制指令發(fā)送給所述下位機(jī)。

進(jìn)一步地，所述機(jī)器人外圍設(shè)備包括：