CN108189030A - 一种多轴机器人的控制*** - Google Patents

一种多轴机器人的控制*** Download PDF

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金明
常海生
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Shenzhen Meisi Map Technology Co Ltd
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Shenzhen Meisi Map Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明适用于控制技术领域，提供了一种多轴机器人的控制***，包括电源模块、IO模块、主控模块、以及至少一个辅控模块；其中，所述主控模块用于机器人第1轴、第2轴的伺服电机的驱动和运动控制；辅控模块远离所述主控模块并设置于所述机器人的机械臂中，用于控制机器人第1轴和第2轴以外的轴的伺服电机的驱动和运动控制。本发明实施例提供的控制***，通过主控模块和辅控模块的结合，减少了***的布线行程，节约了成本和缩小了***的体积，同时由于多个辅控模块的分别控制，使得***响应快。

Description

一种多轴机器人的控制***
技术领域
本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种多轴机器人的控制***。
背景技术
在机器人控制领域里，现有的机器人控制***一般采用运动控制***和伺服***构成，其中，运动控制***一般采用运动控制卡或运动控制器；而伺服***则包括伺服电机和伺服驱动器，但实际设计中，伺服电机一般位于机器人本体上，运动控制***和伺服驱动位控制箱里，机器人本体与控制箱之间的部件采用线材进行供电或通讯。现有的机器人的轴数一般在三轴以上，但随着机器人轴数的增多，线材的长度增加，将使得接线及插件等成本的升高，并且会带来***的空间增大、以及提高控制难度；使得机器人的响应度、精确度、以及稳定性都会产生影响。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多轴机器人的控制***，以解决现有控制***响应性低，成本高的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种多轴机器人的控制***，其包括电源模块、IO模块、主控模块、以及至少一个辅控模块；其中，所述主控模块用于机器人第1轴、第2轴的伺服电机的驱动和运动控制；辅控模块远离所述主控模块并设置于所述机器人的机械臂中，用于控制机器人第1轴和第2轴以外的轴的伺服电机的驱动和运动控制。
进一步地，每个所述辅控模块只控制两个轴的伺服电机。
进一步地，所述电源模块、IO模块、主控模块分别位于机器人控制柜。
进一步地，所述主控模块和所述辅控模块分别为驱控一体设置。
进一步地，所述辅控模块与机械臂两端的伺服电机采用UVW线连接。
进一步地，所述主控模块与所述辅控模块的数据交换采用SRing高速通讯。
进一步地，两个所述辅控模块之间间隔一个机械臂设置。
进一步地，所述主控模块至少还包括位置伺服控制、机器人运动算法计算、程序变异、程序解析及执行中的一种动作所对应的模块。
本发明实施例提供了一种多轴机器人的控制***，通过主控模块和辅控模块的结合，减少了***的布线行程，节约了成本和缩小了***的体积，同时由于多个辅控模块的分别控制，使得***响应快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的控制***的信号关系图；
图2是本发明另一实施例提供的控制***的框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种多轴机器人的控制***10，包括电源模块11、IO模块12、主控模块13、以及至少一个辅控模块14；其中，所述主控模块13用于机器人(图未示)的第1轴、第2轴的伺服电机的驱动和运动控制；辅控模块14远离所述主控模块13并设置于所述机器人的机械臂中，用于控制第1轴和第2轴以外的轴对应的伺服电机的驱动和运动控制。
本实施例的控制***10将现有技术中的整体驱控模块分成多个(主控模块+多个辅控模块)，每个模块只控制两个轴的伺服电机，数据量小，传输快；且辅控模块就近的设置在需要控制的机械臂上，数据传输距离近，使得***响应进一步加快；两个伺服电机采用一个模块控制，避免了大量数据的传输、交互干扰，响应速度的加快，使得***更加稳定。
本实施例中，优选6个伺服电机控制形成的6轴机器人，采用一个主控模块13结合两个辅控模块14实现运动和驱动控制，具体的，主控模块控制第1、2轴的伺服电机，两个辅控模块分别控第3、4轴和第5、6轴的伺服电机。
由于辅控模块14直接设置在需要控制的伺服电机所在的机械臂上，电源模块11通过电源线给辅控模块14供电后，辅控模块14可以就近的利用UVW线与伺服电机连接，实现伺服电机的就近供电和就近驱动信号传输。避免了现有技术的整体驱控模式中的电源模块11需要分别直接与所有的伺服电机布线供电方式，减少了***的布线行程，节约了成本。
优选的，所述辅控模块14设置在所述机械臂的中间位置，即两个轴的中间位置，可以更好的实现数据的快速传输、实现***的响应和稳定，以及降低布线的行程、节约成本。
在其中一个实施中，如图2所示，所述电源模块11、IO模块12、主控模块13可以分别位于机器人的控制柜15内。所述控制柜15与所述机器人本体16采用分离设置方式，避免因为机器人的运动对电源模块11或IO模块12或主控模块13产生振动或抖动，得以保证***的平稳运行。所述控制柜15与所述机器人本体16之间通过电源线17和通讯线18相互连接，实现各个模块的供电与通讯。
当然在其他实施例中，所述电源模块11或IO模块12或主控模块13中的一个或组合也可以设置在机器人的本体中。
进一步地，对本体中的单一模块或组合进行防震设置，同样也可以使得***运行平稳，并且结构紧凑，实现一体化。
在其他实施例中，还包括无线模块，用以实现***的控制或数据的传输。
在其中一个实施例中，所述主控模块13和所述辅控模块14可以分别一体集成(即驱控一体)，通过驱动控制和运动控制的集成，实现数据的更快传输，避免了通过编码线连接方式，既节约了成本，又提高了***响应的效率。
本发明实施例的所述主控模块13与所述辅控模块14的数据交换采用SRing或Ethercat高速通讯方式实现。
对于多轴机器人的除第1、2轴以外的轴的控制的多个辅控模块14分别直接设置在机器人的本体上，具体的，两个所述辅控模块14之间间隔一个机械臂设置。
进一步地，在其他实施例中，所述主控模块13至少还包括位置伺服控制、机器人运动算法计算、程序变异、程序解析及执行、状态监视及响应、任务分配及管理、人机交互等功能中的一种功能所对应的模块。
所述机器人运动算法计算包括正解、逆解、坐标系转换等功能，在某个实施例中，还可以设置这些对应的模块，以实现运动算法计算。
所述运动控制包括动作轨迹规划、速度规划、轨迹控制功能，同理，在某个实施例中，还可以设置这些对应的模块，以实现运动控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种多轴机器人的控制***，其特征在于，包括电源模块、I O模块、主控模块、以及至少一个辅控模块；其中，所述主控模块用于机器人第1轴、第2轴的伺服电机的驱动和运动控制；辅控模块远离所述主控模块并设置于所述机器人的机械臂中，用于控制机器人第1轴和第2轴以外的轴的伺服电机的驱动和运动控制。
2.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，每个所述辅控模块只控制两个轴的伺服电机。
3.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述电源模块、I O模块、主控模块分别位于机器人控制柜。
4.如权利要求1-3任一项所述的控制***，其特征在于，所述主控模块和所述辅控模块分别为驱控一体设置。
5.如权利要求4所述的控制***，其特征在于，所述辅控模块与机械臂两端的伺服电机采用UVW线连接。
6.如权利要求4所述的控制***，其特征在于，所述主控模块与所述辅控模块的数据交换采用SRi ng高速通讯。
7.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，两个所述辅控模块之间间隔一个机械臂设置。
8.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述主控模块至少还包括位置伺服控制、机器人运动算法计算、程序变异、程序解析及执行中的一种动作所对应的模块。
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