CN107283425A - 一种双六轴机器人协同运动控制模型及算法 - Google Patents

一种双六轴机器人协同运动控制模型及算法 Download PDF

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杨煜俊
毕辉
韩焕丽
李杰诚
欧彪
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Greatoo Intelligent Equipment Inc
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Great Wheel (guangzhou) Robot And Intelligent Manufacturing Co Ltd
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/30—Nc systems
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Abstract

一种双六轴机器人协同运动控制模型及算法。本发明公开了基于标准的主从关系，在时间和空间上同步两个机器人的运动，主机器人是从机器人跟随的移动坐标系的主源，机器人的相互空间位置通过新增加的基坐标系和相对于移动坐标系的目标偏移来定义。本发明实现了双机器人的协同运动，扩大了机器人的应用范围，提高了机器人的实用价值。另外，本发明的功能模块化，添加该模块不影响其他模块的功能，保证了***的可靠性。

Description

一种双六轴机器人协同运动控制模型及算法
技术领域
本发明涉及双工业机器人协同运动的领域，具体涉及两个串联六轴工业机器人的协同跟踪运动。
背景技术
近些年来，国内制造业面临着转型问题，工业机器人技术的发展使得其应用领域和范围不断的扩展，用户希望机器人完成复杂的作业，而这些复杂的作业用一台机器人已经不能完成，需要两台机器人或多台机器人协同才能完成，这使得机器人的应用从单台式应用向***式应用发展。双机器人的协同工作比单台机器人具有更高的刚度、负荷能力、灵活性及更广的应用前景，因而作为新的机器人应用形式，受到了国内外的关注。
发明内容
本发明的主要目的在于克服单一机器人技术存在的缺陷及不足，提供一种双机器人协同跟踪运动的模型及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明使用标准的主从关系，在时间和空间上同步两个机器人的运动，主机器人是从机器人跟随的移动坐标系的主源。
机器人的相互空间位置通过新增加的基坐标系和相对于移动坐标系的目标偏移来定义，用户可以选择只跟踪位置或者方位，也可以两者都跟踪。
跟踪过程中需要对轴的位置极限、速度及加速度阈值进行检测。
两个机器人控制的物体的移动或两个机器人末端点彼此的相对位置由移动坐标系的“目标位置”属性描述，它描述了从机器人的当前点相对于主机器人源坐标的相对位姿。
附图说明
图1是机器人三维模型。
图2是坐标系建立。
图3是主从机器人坐标系建立的示教过程。
图4是主从机器人中间坐标系的建立。
具体实施方式
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例。
对主机器人、从机器人分别进行DH参数建模，DH参数描述如以下步骤所示。
S11、连杆长度ai-1：关节轴i-1和关节轴i之间的公垂线之间的长度。
S12、连杆转角αi-1：绕Xi-1轴，从Zi-1轴旋转到Zi轴的角度。
S13、连杆偏距di：沿Zi轴，从Xi-1轴移动到Xi轴的距离。
S14、关节角θi：绕Zi轴，从Xi-1轴旋转到Xi轴的角度。
本***所用机器人三维模型如图1所示，该模型下根据DH参数建立的坐标系如图2所示。
通过示教取点的方式确定主从机器人基座坐标系之间的关系如图3所示，具体步骤如下所示。
S21、在主从机器人的两个末端安装工具。
S22、保持从机器人关节1角度为0，调整关节2到关节6使得从机器人位于工作空间内的合适位置，调整主机器人使其工具末端与从机器人的工具末端接触，分别记录主从机器人的位姿值。
S23、操作从机器人使其关节1向正方向旋转角度α，其它关节保持不动，调整主机器人使其工具末端与从机器人的工具末端接触，分别记录主从机器人的位姿值。
S24、操作从机器人在使其关节1向正方向旋转角度β，调整主机器人使其工具末端与从机器人的工具末端接触，分别记录主从机器人的位姿值。
S25、利用上述步骤中主机器人基坐标系下的三个点位姿值中的位置值，计算中间坐标系相对于主机器人基坐标系的位置和方位，如图4所示。
S26、中间坐标系的方向与从机器人的基坐标系方向一致，并且两坐标系的原点只在Z方向上有一个偏差，该偏差由上述步骤中从机器人的三个点的位姿值中的Z坐标值获得，由此可得到从机器人基坐标系相对于中间坐标系的表示。
S27、联合S25、S26得到从机器人基坐标系相对于主机器人基坐标系的表示。
创建移动坐标系，本***中有基于轴和基于机器人两种创建方式，其不同体现在提供给主源命令的参数中。
一旦移动坐标系参数被设置完成，主从机器人之间的位置关系就有了明确的定义：slave.robot=MS2MF(MF.base-1:MF.MSource:MF.ObjectLoc)。
设置相应属性参数，则立即进入同步协同跟踪模式，在那一时刻之后从机器人将尝试与移动坐标系的位置同步，如果主机器人不动，从机器人开始跟踪的总***置与开始跟踪前从机器人的位置相同。
修改上述参数则可以进入同步脱离模式，使得跟踪速度平滑减到0，脱离一个机器人运动的同时可以与另一个机器人建立同步。
设置跟踪参数速度、加速度、加加速度等，用主机器人位置与主从机器人跟踪变量间的笛卡尔距离和欧拉角距离建立跟踪标准。
主从机器人协调运动具体实现步骤如下所示。
S31、mf.base = #{1000,1000,0,45,0,0}。
S32、mf.base-1 = #{-1000√2, ,0,-45,0,0}。
S33、mf.objectloc = #{100,0,0,180,0,0}。
S34、master.setpoint = #{500,-600,400,0,0,0}。
S35、slave.setpoint = mf.base-1:master.setpoint:mf.objectloc
= #{-1000√2,-600√2,400,135,0,0}。

Claims (2)

1.基于标准的主从关系，在时间和空间上同步两个机器人的运动，其特征在于主机器人是从机器人跟随的移动坐标系的主源，机器人的相互空间位置通过新增加的基坐标系和相对于移动坐标系的目标偏移来定义。
2.根据权利要求1所述采用标准的主从关系，在时间和空间上同步两个机器人的运动，其特征在于，所述相对于移动坐标系的目标偏移由移动坐标系的“目标位置”属性描述，它描述了从机器人的当前点相对于朱机器人源坐标系的相对位姿。
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