CN105196293A - 120公斤负载的四轴码垛机器人控制*** - Google Patents

120公斤负载的四轴码垛机器人控制*** Download PDF

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石江涛
尤昕
余田田
孙昊阳
韩茹
李文鹏
李守红
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，包括示教器、机器人程序语言解析模块、***通信模块、主控单元、IO板、脉冲板、运动控制算法模块和电机解码器，示教器用于编写机器人运动程序语言、设置机器人运动程序的指令、示教运动点；机器人程序语言解析模块对机器人运动程序语言进行语法检查，并生成对应的符号表和语法树；***通信模块负责机器人语句执行时主控单元、示教器、电机解码板、IO板的通信和调度；运动控制算法将用户示教的点进行运动插补；电机解码器针对不同的电机，将脉冲板的相对刻度转化成电机的输入，驱动电机运动，本发明控制机器人工作，满足工厂、车间的自动码垛需求。

Description

120公斤负载的四轴码垛机器人控制***
技术领域
本发明涉及工业自动码垛领域，特别涉及一种120公斤负载的四轴码垛机器人控制***。
背景技术
随着人力成本的上升，工业机器人自动码垛受到越来越多的重视。目前国内的四轴码垛机器人市场主要由瑞士的ABB,德国的KUCA，日本的安川和发那科所占有。机器人控制***是机器人核心组件，负责调度机器人的运转。
国内自主研发的机器人控制***已投入市场的应用的比例非常少，大部分机器人公司都采用国外成熟***，因此，需要一种四轴码垛机器人控制***，满足工厂、车间的自动码垛需求。
发明内容
本发明提供一种120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，实现四轴码垛机器人本体代替人工，自动完成繁重的码垛工作。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，包括示教器、机器人程序语言解析模块、***通信模块、主控单元、IO板、脉冲板、运动控制算法模块和电机解码器，其中：
示教器用于编写机器人运动程序语言、设置机器人运动程序的指令、示教运动点；
机器人程序语言解析模块通过自带的程序解析器对自定义的机器人运动程序语言进行语法检查，并生成对应的符号表和语法树；
***通信模块负责机器人语句执行时主控单元、示教器、电机解码板、IO板的通信和调度；
运动控制算法负责将用户示教的点进行运动插补，并在每一个插补周期时间内，机器人末端坐标相对位置，转化为电机相对脉冲刻度，并发送给脉冲板；
电机解码器包括电机解码板，针对不同的电机，将脉冲板的相对刻度转化成电机的输入，驱动电机运动，用户示教一些点，机器人结合外部IO信号，形成运动轨迹。
进一步的，所述示教器包括机器人程序编辑框、机器人指令按钮、机器人摇杆、相关菜单，示教器和主控单元通过网口连接并交换数据，用户输入的命令，编辑的文件通过约定的协议发送给主控单元；主控单元也发送给用户的信息。
优选的，网口的连接有效性通过心跳信号保证。
进一步的，所述主控单元是***的综合调度单元，***的其他模块接收主控单元的指令完成各自的工作，主控单元和示教器、程序解析器、运动控制算法、电机解码器、IO板互相通信，交换数据；其中主控单元、程序解析器、运动控制算法集中在同一个物理设备工控机中，电机解码器和IO板通过网口和主控单元通信。
进一步的，机器人程序语言解析模块对用户编辑的机器人程序语言进行语法分析，如果有错，就将错误信息发送给主控单元，再转发给示教器，用于用户修改；如果没错，建立对应的符号表和语法树，机器人程序语言为***设计，语法规则由***规定。
优选的，语法规则中，moveL(positonA,speed,0):表示以速度大小为speed，直线运行到positionA位置。
进一步的，电机解码器负责跟电机驱动器通信，驱动电机运动，电机解码器采用Ethercat总线和电机驱动器通信。
优选的，IO板负责***和外部辅助设备的交互IO信号。
进一步的，外部辅助设备包括输送线、光电开关和抓手。
优选的，插补周期为4ms。
本发明的有益效果是：
本发明的运动控制算法、机器人编程语言解析器、电机解码器等都是独立设计、开发并易于实现，四轴120公斤负载的机器人重复定位精度小于0.05mm，码垛速度大于800包/小时，能够满足工厂、车间的自动码垛需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明逻辑结构框图。
图2为机器人的本体结构示意图。
图3为机器人坐标系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明公开一种120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，包括：主控单元、示教器、机器人语言的程序解析器、运动控制算法、电机解码器、IO板组成。主控单元负责跟其他模块的通信和调度。示教器负责用户编程、设置程序指令和示教运动点。程序解析器负责检查用户编写程序的语法错误，并生成对应的符号表和语法树。运动控制算法负责两点之间的运动插补，保证电机的速度、加速度、力矩在一定范围内。电机解码器负责将算法计算的电机刻度通过Ethercat总线发送给电机驱动器。IO板负责控制***和外部设备的IO信号交互。具体的操作过程如下：
(1)用户通过示教器新建一个工程，输入一个工程名称，例如为“wobj”。然后在工程面板上写入机器人编程语言。***规定了特定的数据结构，特定的函数，特定的标示符等。如robot表示机器人示教的点的数据类型，moveL表示直线运动，WHILE表示循环等。
(2)示教器和主控单元通过网口通信，通信线路通过心跳信号来判断是否通畅。示教器编写的程序通过网口发送给主控单元，主控单元调用程序解析器来检查示教器发送程序的语法错误。如果有错误，会将错误位置、原因发送到示教器显示，以方便用户修改。如果程序没错，生成对应的符号表和语法树。
(3)机器人程序解析完成后，用户通过摇杆来进行示教点。具体过程如下：用户摇动摇杆时，根据摇杆的方向和档位，示教器将动第几轴和速度大小信息发送给主控单元，主控单元通过调用运动控制算法模块，计算出每4ms周期的电机转动刻度，然后通过电机解码器，驱动电机运动。等到机器人本体到达示教的位置，点击示教器面板的设定位置，机器人程序就能够保存具体的机器人末端坐标。
(4)点击示教器面板上的命令按钮，如单步、执行、移动指针等，示教器将这些信息发送给主控单元，主控单元就会根据生成的程序解析器生成的语法树和符号表，按照用户的输入命令执行。如单步表示程序一步步的执行，运行表示程序连续执行，启动表示开始执行程序，停止表示程序终止等。
(5)机器人程序执行的过程中，主控单元根据不同的符号表和语法树调动机器人运动控制算法。如执行moveL(positionA,1,0.2)这条语句时运动控制算法的计算过程如下：首先查到这条语句表示从当前位置直线运行到positionA,positionA的位置由示教的位置确定速度大小是1，转弯弧度是0.2。然后运动控制算法计算当前点和postionA点直线运动过程，速度大小是1，转弯弧度为0.2的各轴运动弧度。每个4ms周期内，将轴关节弧度根据减速比转化为各轴电机的运动刻度。计算过程中要保证电机的速度、加速度、力矩不能超过电机的限制范围，以防止电机抖动和失速。同时也要充分利用电机的性能，保证码垛速度。经测试，采用SANYO(山洋)电机，1、2、3轴型号为R2AA18450HCP00，4轴型号为R2AA13180DCP00，码垛运动速度大于800包/小时。运动的形式有直线运动，转弯运动。示教点设置的坐标系有基本坐标系、工作台坐标系等。
(6)运动控制算法计算的电机刻度每隔4ms发送给电机解码器。电机解码器通过Ethercat总线和伺服电机驱动器通信，将电机运动刻度发送给驱动器，驱动器驱动电机转动。
(7)到达位置后，通过返回电机的刻度，计算出实际位置和理论位置的误差，然后在下一条语句的执行过程中，将误差进行补偿，保证运动的精度。经测试，重复定位精度在0.05mm以下。
(8)在码垛的过程中，机器人控制***需要和外部设备如线体，光电开光等进行信号交互才能实现自动码垛，信号交互通过IO板来实现。
如图2和图3所示，D-H参数如下：
a1＝0.261，a2＝0.942，a3＝1.022，a5＝0.22，d1＝0.745，d6＝0.2515；
根据D-H参数，机器人坐标系里面的任何一点A(x,y,z),就可以求出对应的各轴关节角度θ1、θ2，θ3，θ4，θ6。
然后根据多次样条插值，通过减速比换算后，算出每4ms电机应转的刻度，发送给电机解码器模块。在插补的过程中，保证电机的速度、加速度在合适的范围内，保证电机不抖动、不失速，力矩输出足够带动120kg负载。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，包括示教器、机器人程序语言解析模块、***通信模块、主控单元、IO板、脉冲板、运动控制算法模块和电机解码器，其中：
示教器用于编写机器人运动程序语言、设置机器人运动程序的指令、示教运动点；
机器人程序语言解析模块通过自带的程序解析器对自定义的机器人运动程序语言进行语法检查，并生成对应的符号表和语法树；
***通信模块负责机器人语句执行时主控单元、示教器、电机解码板、IO板的通信和调度；
运动控制算法负责将用户示教的点进行运动插补，并在每一个插补周期时间内，机器人末端坐标相对位置，转化为电机相对脉冲刻度，并发送给脉冲板；
电机解码器包括电机解码板，针对不同的电机，将脉冲板的相对刻度转化成电机的输入，驱动电机运动，用户示教一些点，机器人结合外部IO信号，形成运动轨迹。
2.根据权利要求1所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于,所述示教器包括机器人程序编辑框、机器人指令按钮、机器人摇杆、相关菜单，示教器和主控单元通过网口连接并交换数据，用户输入的命令，编辑的文件通过约定的协议发送给主控单元；主控单元也发送给用户的信息。
3.根据权利要求2所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于,网口的连接有效性通过心跳信号保证。
4.根据权利要求1所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，所述主控单元是***的综合调度单元，***的其他模块接收主控单元的指令完成各自的工作，主控单元和示教器、程序解析器、运动控制算法、电机解码器、IO板互相通信，交换数据；其中主控单元、程序解析器、运动控制算法集中在同一个物理设备工控机中，电机解码器和IO板通过网口和主控单元通信。
5.根据权利要求1所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，机器人程序语言解析模块对用户编辑的机器人程序语言进行语法分析，如果有错，就将错误信息发送给主控单元，再转发给示教器，用于用户修改；如果没错，建立对应的符号表和语法树，机器人程序语言为***设计，语法规则由***规定。
6.根据权利要求5所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，语法规则中，moveL(positonA,speed,0):表示以速度大小为speed，直线运行到positionA位置。
7.根据权利要求1所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，电机解码器负责跟电机驱动器通信，驱动电机运动，电机解码器采用Ethercat总线和电机驱动器通信。
8.根据权利要求1所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，IO板负责***和外部辅助设备的交互IO信号。
9.根据权利要求8所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，外部辅助设备包括输送线、光电开关和抓手。
10.根据权利要求1所述120公斤负载的四轴码垛机器人控制***，其特征在于，插补周期为4ms。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106078753A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 珠海格力智能装备有限公司 一种机器人示教器、及机器人示教器的信息处理方法
CN108147143A (zh) * 2017-12-19 2018-06-12 合肥泰禾光电科技股份有限公司 一种自动码垛机器人控制***

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0852346A1 (en) * 1995-09-19 1998-07-08 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot language processor
CN1439474A (zh) * 2002-06-06 2003-09-03 甘肃工业大学 数控焊接变位机的控制***
US20050283275A1 (en) * 2004-06-17 2005-12-22 Kabushiki Kaisha Koyama Method of teaching articulated robot and control equipment of articulated robot
CN102581850A (zh) * 2012-02-10 2012-07-18 广州数控设备有限公司 基于GSK-Link总线的模块化机器人控制装置及控制方法
CN102616577A (zh) * 2011-11-18 2012-08-01 上海沃迪自动化装备股份有限公司 用于码垛机器人的控制***
CN102825604A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 广西玉林正方机械有限公司 六自由度机器人运动控制编程***
KR101263487B1 (ko) * 2012-09-26 2013-05-10 한국기계연구원 로봇의 교시 장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0852346A1 (en) * 1995-09-19 1998-07-08 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot language processor
CN1439474A (zh) * 2002-06-06 2003-09-03 甘肃工业大学 数控焊接变位机的控制***
US20050283275A1 (en) * 2004-06-17 2005-12-22 Kabushiki Kaisha Koyama Method of teaching articulated robot and control equipment of articulated robot
CN102616577A (zh) * 2011-11-18 2012-08-01 上海沃迪自动化装备股份有限公司 用于码垛机器人的控制***
CN102581850A (zh) * 2012-02-10 2012-07-18 广州数控设备有限公司 基于GSK-Link总线的模块化机器人控制装置及控制方法
CN102825604A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 广西玉林正方机械有限公司 六自由度机器人运动控制编程***
KR101263487B1 (ko) * 2012-09-26 2013-05-10 한국기계연구원 로봇의 교시 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106078753A (zh) * 2016-06-30 2016-11-09 珠海格力智能装备有限公司 一种机器人示教器、及机器人示教器的信息处理方法
CN108147143A (zh) * 2017-12-19 2018-06-12 合肥泰禾光电科技股份有限公司 一种自动码垛机器人控制***
CN108147143B (zh) * 2017-12-19 2020-02-14 合肥泰禾光电科技股份有限公司 一种自动码垛机器人控制***

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