本實用新型屬于機器人技術(shù)改進領(lǐng)域，尤其涉及一種懸掛吊頂關(guān)節(jié)式的工業(yè)機器人及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

SCARA(Selectively Compliance Assembly Robot Arm)倒裝型機器人，中文譯名為：選擇順應(yīng)性裝配機器人手臂, 是具有四個自由度的工業(yè)機器人，它有三個軸線平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在一個平面內(nèi)運動，還有一個移動關(guān)節(jié)，完成垂直運動。

SCARA型機器人是一種按圓柱坐標(biāo)運動和定位的特殊類型的工業(yè)機器人，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、動作迅速、剛性好、成本低、定位精度高以及安裝空間小。由于其水平運動方向上柔性好，而垂直運動方向剛度高，被廣泛應(yīng)用于裝配作業(yè)。3C行業(yè)主要使用的是SCARA和低負(fù)載的鉸接式機器人。

然而，目前使用的SCARA機器人主要是直立正裝SCARA機器人，由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類似于一個扇形區(qū)域。相比于直立正裝SCARA機器人，懸掛吊頂關(guān)節(jié)式SCARA機器人因能實現(xiàn)工作空間內(nèi)360°回轉(zhuǎn)，其工作范圍遠大于直立正裝型SCARA機器人。

無論是進口或是國產(chǎn)SCARA商業(yè)機器人，其機器人控制器都是封閉的，即各個機器人廠家的控制器都是基于不同的控制軟件和硬件接口，對于應(yīng)用企業(yè)來說，這種封閉的機器人控制器的功能不能被擴展和改進，存在系統(tǒng)兼容性差、維護困難、人機界面不靈活等諸多問題，難以滿足現(xiàn)代裝配制造業(yè)的高級應(yīng)用需求。

機器人配置機器視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)視覺伺服是3C裝配行業(yè)的一個主流發(fā)展趨勢。然而，目前的商業(yè)機器人控制器的這種封閉性，不得不另外配置視覺處理系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加、可靠性降低，而且設(shè)備體積龐大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種控制系統(tǒng)，旨在解決上述的技術(shù)問題。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括實時控制裝置、驅(qū)動裝置及動力裝置，所述實時控制裝置連接所述驅(qū)動裝置雙向通信，所述驅(qū)動裝置的輸出端連接所述動力裝置的控制端；

所述實時控制裝置，用于輸出控制信號給驅(qū)動裝置，并且計算、分析機器人的移動位置，完成人機交互信息的設(shè)置輸入；

所述驅(qū)動裝置，用于接收實時控制裝置傳輸?shù)男盘柌?zhí)行信號指令驅(qū)動動力裝置；

所述動力裝置，用于完成驅(qū)動裝置輸出的指令信號動作。

本實用新型的進一步技術(shù)方案是：該控制系統(tǒng)還包括附加伺服軸，所述伺服軸通過EtherCAT總線連接所述實時控制裝置。

本實用新型的進一步技術(shù)方案是：所述實時控制裝置通過EtherCAT總線連接所述驅(qū)動裝置。

本實用新型的進一步技術(shù)方案是：所述驅(qū)動裝置通過EtherCAT總線連接所述動力裝置。

本實用新型的進一步技術(shù)方案是：所述驅(qū)動裝置包括四個驅(qū)動單元，每個所述驅(qū)動單元采用一個伺服驅(qū)動器。

本實用新型的進一步技術(shù)方案是：所述動力裝置包括四個動力單元，每個所述動力單元采用一個伺服電機，每個所述伺服電機通過EtherCAT總線連接所述伺服驅(qū)動器。

本實用新型的進一步技術(shù)方案是：所述實時控制裝置采用通用工業(yè)控制計算機。

本實用新型的另一目的在于提供一種懸掛吊頂關(guān)節(jié)式的工業(yè)機器人，該工業(yè)機器人包括控制系統(tǒng)及倒裝機器人，所述控制系統(tǒng)通訊連接所述倒裝機器人。

本實用新型的有益效果是：機器人控制系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)機器人集成機器視覺實現(xiàn)基于機器視覺的機器人控制，以進一步實現(xiàn)機器人的高速高精度控制，甚至開發(fā)一些基于機器視覺防撞功能。由于省去了機器人控制器硬件，因此本發(fā)明也極大地降低了機器人成本。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實用新型實施例提供的懸掛吊頂關(guān)節(jié)式的（SCARA）工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

附圖標(biāo)記：1-第一關(guān)節(jié) 2-第二關(guān)節(jié) 3-第三和四關(guān)節(jié) 4-標(biāo)配相機

圖1、2示出了本實用新型提供的一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括實時控制裝置、驅(qū)動裝置及動力裝置，所述實時控制裝置連接所述驅(qū)動裝置雙向通信，所述驅(qū)動裝置的輸出端連接所述動力裝置的控制端；

所述實時控制裝置，用于輸出控制信號給驅(qū)動裝置，并且計算、分析機器人的移動位置，完成人機交互信息的設(shè)置輸入；

所述驅(qū)動裝置，用于接收實時控制裝置傳輸?shù)男盘柌?zhí)行信號指令驅(qū)動動力裝置；

所述動力裝置，用于完成驅(qū)動裝置輸出的指令信號動作。

該控制系統(tǒng)還包括附加伺服軸，所述伺服軸通過EtherCAT總線連接所述實時控制裝置。

所述實時控制裝置通過EtherCAT總線連接所述驅(qū)動裝置。

所述驅(qū)動裝置通過EtherCAT總線連接所述動力裝置。

所述驅(qū)動裝置包括四個驅(qū)動單元，每個所述驅(qū)動單元采用一個伺服驅(qū)動器。

所述動力裝置包括四個動力單元，每個所述動力單元采用一個伺服電機，每個所述伺服電機通過EtherCAT總線連接所述伺服驅(qū)動器。

所述實時控制裝置采用通用工業(yè)控制計算機。

本實用新型的另一目的在于提供一種懸掛吊頂關(guān)節(jié)式的工業(yè)機器人，該工業(yè)機器人包括控制系統(tǒng)及倒裝機器人，所述控制系統(tǒng)通訊連接所述倒裝機器人。

一種懸掛吊頂關(guān)節(jié)式（SCARA）的工業(yè)機器人及其控制系統(tǒng)。該工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)由4套支持EtherCAT總線的伺服電機及驅(qū)動器和通用工業(yè)控制計算機構(gòu)成，伺服驅(qū)動器通過EtherCAT總線與工業(yè)控制計算機直接連接，工業(yè)控制計算機安裝有基于PC的實時運動控制軟件和Windows操作系統(tǒng)，基于PC的實時運動控制軟件用于實現(xiàn)機器人的實時運動控制及其機器人控制算法的實現(xiàn)，Windows操作系統(tǒng)用于人機交互界面和機器人機器視覺處理。采用安裝基于PC的實時運動控制軟件的通用工業(yè)控制計算機直接去控制倒裝機器人（SCARA），免去了對封閉性機器人控制器的依賴性，即各個機器人廠家的控制器都是基于不同的控制軟件和硬件接口，這種封閉的機器人控制器的功能不能被擴展和改進，存在系統(tǒng)兼容性差、維護困難、人機界面不靈活等諸多問題，難以滿足現(xiàn)代裝配制造業(yè)的高級應(yīng)用需求。本申請的機器人控制系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)機器人集成機器視覺實現(xiàn)基于機器視覺的機器人控制，以進一步實現(xiàn)機器人的高速高精度控制，甚至開發(fā)一些基于機器視覺防撞功能。由于省去了機器人控制器硬件，因此本發(fā)明也極大地降低了機器人成本。

本申請所述的機器人是一種倒裝機器人（SCARA），其機器人由大臂、小臂、Z軸、U軸四部分組成。大/小臂由中空電機加減速機構(gòu)成驅(qū)動中空執(zhí)行器，大臂中空執(zhí)行器輸入端連接基座，輸出端連接大臂，帶動大臂擺動；小臂中空執(zhí)行器輸入端連接在大臂末端，輸出端連接小臂，從而帶動小臂回轉(zhuǎn)運動。Z軸與U軸采用滾珠絲杠副協(xié)同運動，實現(xiàn)Z軸的上下運動，和U軸的旋轉(zhuǎn)，Z軸和U軸都通過滾珠絲杠輸出，其運動控制存在耦合。大/小臂的中空結(jié)構(gòu)，保證電機的信號線、氣路和動力線都從孔通過，保證了線路正常工作同時避免機械結(jié)構(gòu)與電纜發(fā)生干涉，保證系統(tǒng)可靠性。同時大幅度降低了成本，該倒裝SCARA機器人集成機器視覺，視覺是該機器人的一個標(biāo)配，可以滿足大部分行業(yè)應(yīng)用。機器人本體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本發(fā)明所述的機器人控制系統(tǒng)，其大臂、小臂、Z軸、U軸采用4個伺服電機驅(qū)動標(biāo)示為第一關(guān)節(jié)1、第二關(guān)節(jié)2、第三和四關(guān)節(jié)3、，4個關(guān)節(jié)采用4個伺服電機驅(qū)動配有絕對值編碼器，4個伺服驅(qū)動器采用帶EtherCAT總線的伺服系統(tǒng)，機器人控制系統(tǒng)采用通用工業(yè)控制計算機，計算機安裝正常的Windows操作系統(tǒng)，機器人的運動控制由一個RTX實時控制系統(tǒng)來完成，RTX實時控制系統(tǒng)通過Ethernet口去控制帶有EtherCAT總線的機器人系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)也可以控制機器人的附加軸，也可以實現(xiàn)對多個機器人的運動控制，RTX實時系統(tǒng)與Windows系統(tǒng)通過共享內(nèi)存實現(xiàn)變量的交互，Windows系統(tǒng)可以用于開發(fā)機器人的人機交互和機器視覺的圖像處理?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。