六軸重載機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種重載機(jī)器人控制系統(tǒng)，適用于多軸重載機(jī)器人，屬于工業(yè)機(jī)器人控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]重載機(jī)器人已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，它是通過預(yù)先設(shè)定的程序控制機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)工件的移動(dòng)，以便減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。六軸重載機(jī)器人由兩個(gè)機(jī)械臂和多個(gè)軸關(guān)節(jié)組成，由伺服驅(qū)動(dòng)放大器連接伺服電機(jī)，可完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0003]目前，現(xiàn)階段重載機(jī)器大多數(shù)所采用的編程語言和控制器都是針對某一特定目標(biāo)的，使用受限，軌跡跟蹤精度較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對目前重載機(jī)器人的發(fā)展需求，解決上述不足，提出一種六軸重載機(jī)器人的優(yōu)化控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)合理、安裝和維護(hù)方便、穩(wěn)定性高。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:六軸重載機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、六軸運(yùn)動(dòng)控制器、六個(gè)單元伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括DSP、FPGA、數(shù)據(jù)傳輸JTAG接口，六軸運(yùn)動(dòng)控制器通過JTAG接口與上位機(jī)數(shù)據(jù)連接，六軸運(yùn)動(dòng)控制器分別連接六個(gè)單元的伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)控制器對各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)發(fā)送控制指令，對機(jī)器人的各軸關(guān)節(jié)做運(yùn)動(dòng)控制；同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器通過JTAG接口與上位機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接受上位機(jī)界面設(shè)置的參數(shù)，同時(shí)可將傳感器采集的機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)信息反饋給上位機(jī)。
[0006]運(yùn)動(dòng)控制器執(zhí)行控制算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的位置控制。
[0007]運(yùn)動(dòng)控制器控制輸入端口連接一觸摸屏作為控制參數(shù)輸入的示教器。
[0008]運(yùn)動(dòng)控制器屬于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部分，采用模塊化的思想進(jìn)行實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)；伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)是整個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件。伺服驅(qū)動(dòng)器根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制器下達(dá)的指令對伺服電機(jī)進(jìn)行控制，并且實(shí)時(shí)采集伺服電機(jī)的編碼器反饋的數(shù)據(jù)，對伺服電機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。反饋的數(shù)據(jù)主要是機(jī)器人的位置信息，包括角度反饋和位置反饋。運(yùn)動(dòng)控制器會(huì)根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)，通過伺服驅(qū)動(dòng)器對伺服電機(jī)進(jìn)行控制。
[0009]上位機(jī)在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)與多軸運(yùn)動(dòng)控制器的通訊。通過人機(jī)界面，對整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置以及機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)顯示。
[0010]本發(fā)明的有益效果:基于“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的模式，將PC機(jī)的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好等特點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)以多軸聯(lián)動(dòng)的方式控制機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)工件的移動(dòng)。整個(gè)控制系統(tǒng)采用主從模式和模塊化的思路來實(shí)現(xiàn)的，具有靈活的擴(kuò)展功能；利用運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)多軸伺服電機(jī)的控制，提高了機(jī)器人控制系統(tǒng)的可控性，具有運(yùn)行高效穩(wěn)定，控制效果明顯等優(yōu)點(diǎn)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0011]解決傳統(tǒng)重載機(jī)器采用的編程語言和控制器都是針對某一特定目標(biāo)的，使用受限，軌跡跟蹤精度較差的問題。上位機(jī)在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)與多軸運(yùn)動(dòng)控制器的通訊。通過人機(jī)界面，對整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置以及機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)顯示。伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行元件，伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)相連，伺服電機(jī)經(jīng)減速器與機(jī)器人關(guān)節(jié)相連。運(yùn)動(dòng)控制器通過伺服電機(jī)的編碼器的反饋數(shù)據(jù)，對伺服電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。六軸重載機(jī)器人優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、安裝和維護(hù)方便、穩(wěn)定性高。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖1詳細(xì)說明。
[0014]六軸重載機(jī)器人控制系統(tǒng)主要利用運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)以多軸聯(lián)動(dòng)的方式控制機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)工件的移動(dòng)。通過上位機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和反饋裝置形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)；基于“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的模式，將PC機(jī)的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好等特點(diǎn)。
[0015]上位機(jī)在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)行數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)與多軸運(yùn)動(dòng)控制器的通訊。通過人機(jī)界面，對整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置以及機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)顯示。
[0016]運(yùn)動(dòng)控制器(可采用施奈德產(chǎn)品或西門子產(chǎn)品)主要由高性能DSP和FPGA組成，利用其高速的數(shù)據(jù)處理功能和邏輯控制功能，實(shí)現(xiàn)六軸協(xié)調(diào)控制與復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和誤差補(bǔ)償?？刂瓶刂破鲗⒖刂瞥绦蜣D(zhuǎn)換為執(zhí)行指令下發(fā)于各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)采用的控制算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的位置控制。
[0017]運(yùn)動(dòng)控制器既可以與上位機(jī)通信，也可以與示教器通信，實(shí)現(xiàn)控制。
[0018]整套控制系統(tǒng)主要包括上位機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器以及伺服控制器、伺服電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，運(yùn)動(dòng)控制器是系統(tǒng)的控制核心。上位機(jī)可通過設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面查看機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，還可對伺服電機(jī)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行控制。運(yùn)動(dòng)控制器包含了運(yùn)動(dòng)控制算法、信號處理和通訊接口等功能，主要負(fù)責(zé)機(jī)器人的姿勢切換，把各個(gè)運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送給各伺服驅(qū)動(dòng)器，各伺服驅(qū)動(dòng)器再對伺服電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。伺服電機(jī)分別再接減速器控制各關(guān)節(jié)(舵機(jī))的活動(dòng)。
[0019]PC機(jī)通過網(wǎng)線與六軸運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器的通訊，保證通過上位機(jī)可對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0020]伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行元件，伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)相連，伺服電機(jī)經(jīng)減速器與機(jī)器人關(guān)節(jié)相連。運(yùn)動(dòng)控制器通過伺服電機(jī)的編碼器的反饋數(shù)據(jù)，對伺服電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0021]運(yùn)動(dòng)控制器除了通過上位機(jī)，還可通過專配示教器與之通信，實(shí)現(xiàn)控制。
[0022]當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，機(jī)器人軸的數(shù)量發(fā)生變化，只需要增加相應(yīng)的執(zhí)行元件，更改運(yùn)動(dòng)控制器的控制程序即可實(shí)現(xiàn)控制。
[0023]本發(fā)明未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.六軸重載機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征是，包括上位機(jī)、六軸運(yùn)動(dòng)控制器、六個(gè)單元伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括DSP、FPGA、數(shù)據(jù)傳輸JTAG接口，六軸運(yùn)動(dòng)控制器通過JTAG接口與上位機(jī)數(shù)據(jù)連接，六軸運(yùn)動(dòng)控制器分別連接六個(gè)單元的伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)控制器對各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)發(fā)送控制指令，對機(jī)器人的各軸關(guān)節(jié)做運(yùn)動(dòng)控制；同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器通過JTAG接口與上位機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接受上位機(jī)界面設(shè)置的參數(shù)，同時(shí)可將傳感器采集的機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)信息反饋給上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六軸重載機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征是，運(yùn)動(dòng)控制器控制輸入端口連接一觸摸屏作為控制參數(shù)輸入的示教器。
【專利摘要】六軸重載機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、六軸運(yùn)動(dòng)控制器、六個(gè)單元伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括DSP、FPGA、數(shù)據(jù)傳輸JTAG接口，六軸運(yùn)動(dòng)控制器通過JTAG接口與上位機(jī)數(shù)據(jù)連接，六軸運(yùn)動(dòng)控制器分別連接六個(gè)單元的伺服驅(qū)動(dòng)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)控制器對各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)發(fā)送控制指令，對機(jī)器人的各軸關(guān)節(jié)做運(yùn)動(dòng)控制；同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器通過JTAG接口與上位機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接受上位機(jī)界面設(shè)置的參數(shù)，同時(shí)可將傳感器采集的機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)信息反饋給上位機(jī)。解決傳統(tǒng)重載機(jī)器采用的編程語言和控制器都是針對某一特定目標(biāo)的，使用受限，軌跡跟蹤精度較差的問題。
【IPC分類】B25J9-18
【公開號】CN204366962
【申請?zhí)枴緾N201420747752
【發(fā)明人】付磊, 王富林, 徐晗, 魯宇
【申請人】南京熊貓電子股份有限公司, 南京熊貓電子裝備有限公司, 南京熊貓儀器儀表有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月2日