搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，具體是一種搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，自動(dòng)化物流生產(chǎn)線的應(yīng)用越來越廣泛。目前，國內(nèi)外主流的柔性自動(dòng)線物流系統(tǒng)主要有兩種形式:由桁架機(jī)械手輸送工件組成的全自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)和由機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行上下料組成自動(dòng)生產(chǎn)線。由機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行上下料組成自動(dòng)生產(chǎn)線存在著效率低、精準(zhǔn)度差等缺點(diǎn)，其原因主要是控制系統(tǒng)及方法的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種效率高的搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的:搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)，包括:
[0005]若干傳感器組，位于若干運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)，用于檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的狀態(tài)；
[0006]示教系統(tǒng)，用于預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0007]任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于釋放狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；
[0008]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器連接，用于分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的指令和傳感器組的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，以及用于分析反饋系統(tǒng)發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0009]反饋系統(tǒng)，用于處理示教系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入。
[0010]搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，包括如下步驟:
[0011]示教系統(tǒng)預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0012]若干傳感器組檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的狀態(tài)；
[0013]任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于就緒狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；
[0014]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的指令和傳感器組的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)；
[0015]反饋系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入；
[0016]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析反饋系統(tǒng)發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0017]進(jìn)一步的，所述任務(wù)資源的狀態(tài)包括就緒狀態(tài)、活動(dòng)狀態(tài)、阻塞狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)建立后，未開始獲取運(yùn)行資源的情況下，處于就緒狀態(tài)；當(dāng)獲取到運(yùn)行資源的情況下，處于活動(dòng)狀態(tài)，由運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)操作；當(dāng)需要獲取的運(yùn)行資源處于忙碌狀態(tài)時(shí)，處于阻塞狀
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[0018]進(jìn)一步的，所述任務(wù)調(diào)度算法包括任務(wù)先后法和優(yōu)先級(jí)判定法，當(dāng)多個(gè)任務(wù)間存在優(yōu)先級(jí)差異時(shí)，先調(diào)度優(yōu)先級(jí)尚的任務(wù)，當(dāng)多個(gè)任務(wù)間不存在優(yōu)先級(jí)差異時(shí)，按照任務(wù)先后順序來調(diào)度。
[0019]進(jìn)一步的，所述示教系統(tǒng)在模擬運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，需要先設(shè)定世界坐標(biāo)及安全行程。
[0020]進(jìn)一步的，所述示教系統(tǒng)預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡的步驟中，在模擬運(yùn)動(dòng)軌跡后，由反饋系統(tǒng)進(jìn)行反饋修正，并將最終的運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)到示教系統(tǒng)中。
[0021]進(jìn)一步的，反饋系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入的步驟中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的反饋輸入為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的實(shí)時(shí)參數(shù)，任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入為任務(wù)資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)及方法的有益效果是:通過任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法合理分配任務(wù)，保證任務(wù)高效、有序的進(jìn)行，將設(shè)備利用率和時(shí)間利用率最優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)反饋的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的精確度。
【附圖說明】
[0023]圖1是搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2是搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]請(qǐng)參閱圖1，搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)，包括:
[0026]若干傳感器組51，位于若干運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器5內(nèi)，用于檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器5的狀態(tài)；
[0027]示教系統(tǒng)2，用于預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器5的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0028]任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)1，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于釋放狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)3 ;
[0029]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)3，與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器51連接，用于分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)I發(fā)出的指令和傳感器組51的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)2內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器5運(yùn)動(dòng)，以及用于分析反饋系統(tǒng)4發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器5的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0030]反饋系統(tǒng)4，用于處理示教系統(tǒng)2、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)3、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)I的反饋輸入。
[0031]運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器包括高速加工中心和桁架機(jī)械手，桁架機(jī)械手在高空中輸送零件，直接把被加工零件從一臺(tái)機(jī)床輸送到另一臺(tái)機(jī)床上，桁架機(jī)械手兼有工序間運(yùn)輸和自動(dòng)上下料及物料回轉(zhuǎn)等輔助功能，具有輸送快捷、精準(zhǔn)、柔性，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡捷，便于組合的優(yōu)點(diǎn)。
[0032]搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，包括如下步驟:
[0033]步驟SI)示教系統(tǒng)預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0034]步驟S2)若干傳感器組檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的狀態(tài)；
[0035]步驟S3)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于就緒狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；
[0036]步驟S4)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的指令和傳感器組的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)；
[0037]步驟S5)反饋系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入；
[0038]步驟S6)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析反饋系統(tǒng)發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0039]任務(wù)資源的狀態(tài)包括就緒狀態(tài)、活動(dòng)狀態(tài)、阻塞狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)建立后，未開始獲取運(yùn)行資源的情況下，處于就緒狀態(tài)；當(dāng)獲取到運(yùn)行資源的情況下，處于活動(dòng)狀態(tài)，由運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)操作；當(dāng)需要獲取的運(yùn)行資源處于忙碌狀態(tài)時(shí)，處于阻塞狀態(tài)。當(dāng)任務(wù)資源處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，即進(jìn)行線上作業(yè)，任務(wù)完成后，將運(yùn)行資源釋放出來，同時(shí)該任務(wù)結(jié)束其生命周期。
[0040]任務(wù)調(diào)度算法包括任務(wù)先后法和優(yōu)先級(jí)判定法，當(dāng)多個(gè)任務(wù)間存在優(yōu)先級(jí)差異時(shí)，先調(diào)度優(yōu)先級(jí)尚的任務(wù)，當(dāng)多個(gè)任務(wù)間不存在優(yōu)先級(jí)差異時(shí)，按照任務(wù)先后順序來調(diào)度。保證任務(wù)高效、有序的進(jìn)行，將設(shè)備利用率和時(shí)間利用率最優(yōu)化。
[0041]步驟SI中，示教系統(tǒng)在模擬運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，需要先設(shè)定世界坐標(biāo)及安全行程，在示教系統(tǒng)模擬運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡后，由反饋系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行反饋修正，并將最終的運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)到示教系統(tǒng)中。
[0042]步驟S5中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的反饋輸入為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的實(shí)時(shí)參數(shù)，任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入為任務(wù)資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)。根據(jù)反饋的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的精確度。
[0043]在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，反饋系統(tǒng)還會(huì)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行反饋，在優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)保證異常響應(yīng)和處理的及時(shí)性。
[0044]以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 若干傳感器組，位于若干運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)，用于檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的狀態(tài)； 示教系統(tǒng)，用于預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡； 任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于釋放狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)； 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器連接，用于分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的指令和傳感器組的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，以及用于分析反饋系統(tǒng)發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡； 反饋系統(tǒng)，用于處理示教系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入。2.搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 示教系統(tǒng)預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡； 若干傳感器組檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的狀態(tài)； 任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于就緒狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)； 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的指令和傳感器組的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)； 反饋系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入； 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析反饋系統(tǒng)發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，其特征在于，所述任務(wù)資源的狀態(tài)包括就緒狀態(tài)、活動(dòng)狀態(tài)、阻塞狀態(tài)，當(dāng)任務(wù)建立后，未開始獲取運(yùn)行資源的情況下，處于就緒狀態(tài)；當(dāng)獲取到運(yùn)行資源的情況下，處于活動(dòng)狀態(tài)，由運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)操作；當(dāng)需要獲取的運(yùn)行資源處于忙碌狀態(tài)時(shí)，處于阻塞狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，其特征在于，所述任務(wù)調(diào)度算法包括任務(wù)先后法和優(yōu)先級(jí)判定法，當(dāng)多個(gè)任務(wù)間存在優(yōu)先級(jí)差異時(shí)，先調(diào)度優(yōu)先級(jí)尚的任務(wù)，當(dāng)多個(gè)任務(wù)間不存在優(yōu)先級(jí)差異時(shí)，按照任務(wù)先后順序來調(diào)度。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，其特征在于，所述示教系統(tǒng)在模擬運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，需要先設(shè)定世界坐標(biāo)及安全行程。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，其特征在于，所述示教系統(tǒng)預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡的步驟中，在模擬運(yùn)動(dòng)軌跡后，由反饋系統(tǒng)進(jìn)行反饋修正，并將最終的運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)到示教系統(tǒng)中。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制方法，其特征在于，反饋系統(tǒng)處理運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入的步驟中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的反饋輸入為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的實(shí)時(shí)參數(shù)，任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入為任務(wù)資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明一種搬運(yùn)桁架機(jī)械手精確控制系統(tǒng)及方法，包括若干傳感器組，檢測(cè)各運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的狀態(tài)；示教系統(tǒng)，預(yù)先模擬并存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡；任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)資源，并將處于釋放狀態(tài)的任務(wù)資源根據(jù)任務(wù)調(diào)度算法分配給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，分析任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的指令和傳感器組的數(shù)據(jù)，調(diào)用示教系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，以及分析反饋系統(tǒng)發(fā)出的反饋輸出，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡；反饋系統(tǒng)，處理示教系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)的反饋輸入。本發(fā)明通過任務(wù)調(diào)度算法合理分配任務(wù)，將設(shè)備利用率和時(shí)間利用率最優(yōu)化，同時(shí)根據(jù)反饋的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的精確度。
【IPC分類】B25J9/16
【公開號(hào)】CN105150209
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510497336
【發(fā)明人】浦恩帥, 王飚
【申請(qǐng)人】昆山巨林科教實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日