CN108340352A - 基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法 - Google Patents

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陈楚庞
江桐平
吴跃凯
郑栩栩
吴杰
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王虹丽
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Greatoo Intelligent Equipment Inc
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Abstract

本发明涉及一种基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法，根据视觉反馈***操作示教关节臂，示教关节臂的各关节处均安装有角度传感器，每个角度传感器分别通过SSI通讯与角度数据采集模块连接，角度数据采集模块与工业机器人的运动控制器之间通过K‑BUS总线通讯连接；连接示教关节臂的工业机器人通过运动控制器与计算机***OPC协议通讯，由计算机***计算工业机器人的各轴电机所需力矩，通过运动控制器所给定的驱动器力矩闭环控制***实现机器人跟随示教关节臂运动；工业机器人在运动过程中按照预设置的位置采集频率和运动插补模式记录工业机器人的运动路径，生成运动代码而实现示教再现。具有使操作者避开现场恶劣的操作环境、提高效率的优点。

Description

基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法
技术领域
本发明涉及一种基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法。
背景技术
随着工业机器人应用领域的不断扩大，不可避免出现一些相对比较恶劣的工作环境，工作人员若长时间在现场操纵机器人，对操作者的人身安全和身心健康造成极大地危害，特别是在环境恶劣，时间紧迫，产品种类多，结构曲面复杂等情况下，传统的工业机器人示教盒示教方式已不能满足需求，且该示教方式需编程人员具备较高的专业知识技能，难以普及应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种使操作者避开现场恶劣的操作环境、提高效率的基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法。
本发明，一种基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法， 操作者通过视觉反馈***获知现场作业情况，由操作者根据视觉反馈***操作工业机器人的示教关节臂，示教关节臂的各关节处均安装有角度传感器，每个角度传感器分别通过SSI通讯与角度数据采集模块连接，角度数据采集模块与工业机器人的运动控制器之间通过K-BUS总线通讯连接，由角度数据采集模块通过SSI协议周期性采集角度传感器位置信息并通过K-BUS总线传输给机器人的运动控制器；连接示教关节臂的工业机器人通过运动控制器与计算机***OPC协议通讯，由计算机***计算工业机器人的各轴电机所需力矩，通过运动控制器所给定的驱动器力矩闭环控制***实现机器人跟随示教关节臂运动的运动跟随；工业机器人在运动过程中按照预设置的位置采集频率和运动插补模式记录工业机器人的运动路径，生成工业机器人的运动代码而实现示教再现。
本发明，运动控制器循环采集角度传感器数据并传输到计算机***，由计算机***将传感器数据转化为角度值，计算出关节值，包括位置、速度和加速度等，并根据限位值设置判断该角度是否超出限位值，若超出限位值则显示报警到显示屏；反之，由计算机***计算工业机器人的各轴电机所需力矩，通过运动控制器所给定的驱动器力矩闭环控制***实现机器人跟随示教关节臂运动的运动跟随。
本发明，运动插补模式采用Denavit-Hartenberg方法建立工业机器人的运动学方程式，n为关节数，计算依次从第一个关节变换到第二个关节、变换到第三个关节、最后变换到第n个关节所在末端连杆坐标系相对于基坐标系的位置和姿态，形成一组完整的位置和姿态矩阵；由计算机***生成空白文件，周期性读取运动学分析结果的关节位置和姿态及速度，并写入到该空白文件中，操作完成后，自动生成工业机器人可执行的程序代码。
本发明的有益效果是：降低操作者专业技能等级要求，使操作者避开现场恶劣的操作环境，实现远程实时操控和快速编程，提高效率，保障人身安全。因而，本发明，具有使操作者避开现场恶劣的操作环境、提高效率的优点。
下面实施例结合附图说明对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的远程操控示教架构通讯方框图；
图2为图1实施例的流程示意图。
具体实施方式
参照图1，本实施例是一种基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法，操作者通过视觉反馈***获知现场作业情况，由操作者根据视觉反馈***操作工业机器人的示教关节臂，示教关节臂的各关节处均安装有角度传感器，每个角度传感器分别通过SSI通讯与角度数据采集模块连接，角度数据采集模块与工业机器人的运动控制器之间通过K-BUS总线通讯连接，由角度数据采集模块通过SSI协议周期性采集角度传感器位置信息并通过K-BUS总线传输给机器人的运动控制器；连接示教关节臂的工业机器人通过运动控制器与计算机***OPC协议通讯，由计算机***根据动力学分析计算工业机器人的各轴电机所需力矩，通过运动控制器所给定的驱动器力矩闭环控制***实现机器人跟随示教关节臂运动的运动跟随；工业机器人在运动过程中按照预设置的位置采集频率和运动插补模式记录工业机器人的运动路径，生成工业机器人的运动代码而实现示教再现。
上述涉及的动力学分析，采用拉格朗日法建立工业机器人动力学方程，具体方法如下：选取笛卡尔坐标系，求出工业机器人各构件动能和势能，构造拉格朗日函数，根据拉格朗日方程式及连杆长度，以及各关节的位置、速度和加速度计算得到各轴电机转动力矩。
上述涉及的运动插补模式采用Denavit-Hartenberg方法建立工业机器人的运动学方程式，n为关节数，计算依次从第一个关节开始变换到第二个关节，然后到第三个，依此类推，最后变换到第n个关节所在末端连杆坐标系相对于基坐标系的位置和姿态，形成一组完整的位置和姿态矩阵；位置和姿态的矩阵方程式，以六个自由度工业机器人为例，计算出其六个自由度值。同时，将所计算值连同关节值显示在计算机***的软件中，由计算机***生成空白文件，周期性读取运动学分析结果的关节位置和姿态及速度，并写入到该空白文件中，操作完成后，自动生成工业机器人可执行的程序代码。
本发明的操作控制流程，参照图2，操作者开始操作示教关节臂时，运动控制器循环采集角度传感器数据并传输到计算机***，由计算机***将传感器数据转化为角度值，计算出关节值，包括位置、速度和加速度等，并根据限位值设置判断该角度是否超出限位值，若超出限位值则显示报警到显示屏；反之，由计算机***计算工业机器人的各轴电机所需力矩，通过运动控制器所给定的驱动器力矩闭环控制***实现机器人跟随示教关节臂运动的运动跟随。
本发明的实施例所描述的基于示教关节臂的六个自由度工业机器人远程操控只是本发明中的一个实施例，而不是全部实施例。

Claims (3)

1.一种基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法，其特征在于：
操作者通过视觉反馈***获知现场作业情况，由操作者根据视觉反馈***操作工业机器人的示教关节臂，所述示教关节臂的各关节处均安装有角度传感器，每个角度传感器分别通过SSI通讯与角度数据采集模块连接，所述角度数据采集模块与工业机器人的运动控制器之间通过K-BUS总线通讯连接，由所述角度数据采集模块通过SSI协议周期性采集角度传感器位置信息并通过K-BUS总线传输给机器人的运动控制器；
连接示教关节臂的工业机器人通过运动控制器与计算机***OPC协议通讯，由所述计算机***计算工业机器人的各轴电机所需力矩，通过运动控制器所给定的驱动器力矩闭环控制***实现机器人跟随示教关节臂运动的运动跟随；
所述工业机器人在运动过程中按照预设置的位置采集频率和运动插补模式记录工业机器人的运动路径，生成工业机器人的运动代码而实现示教再现。
2.根据权利要求1所述基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法，其特征在于：所述运动控制器循环采集角度传感器数据并传输到计算机***，由计算机***将传感器数据转化为角度值，计算出关节值，并根据限位值设置判断该角度是否超出限位值，若超出限位值则显示报警到显示屏。
3.根据权利要求1所述基于示教关节臂的工业机器人远程实时操控方法，其特征在于：所述运动插补模式采用Denavit-Hartenberg方法建立工业机器人的运动学方程式，n为关节数，计算依次从第一个关节变换到第二个关节、变换到第三个关节、最后变换到第n个关节所在末端连杆坐标系相对于基坐标系的位置和姿态，形成一组完整的位置和姿态矩阵；由计算机***生成空白文件，周期性读取运动学分析结果的关节位置和姿态及速度，并写入到该空白文件中，操作完成后，自动生成工业机器人可执行的程序代码。
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