CN113636348A - 一种建筑安装使用的玻璃转运*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑安装使用的玻璃转运***，所述转运***包括双转运机器人、人机界面以及运动控制，所述人机界面包括文件管理模块、参数设置模块、信号检测模块以及监控通信模块，所述运动控制包括运动算法模块以及运动逻辑模块。本发明根据构成双机器人***的单机器人的结构特点进行运动学建模、正反解，分析双机器人***中两机器人需要满足的运动学位置和速度约束，采用主机器人关节空间规划从机器人根据约束关系获取运动规划参数，针对双机器人***中协调运动的基础基坐标的标定进行研究，并应用于辅助前期安装，该转运***通过双机器人对玻璃进行转运，可转运大体积以及重量大的玻璃，使用局限性小。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃转运技术领域，更具体地说，本发明涉及一种建筑安装使用的玻璃转运***。
背景技术
玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的，它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体，广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物，另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等，有时把一些透明的塑料也称作有机玻璃，建筑安装工程中，需要使用转运***转运玻璃。
现有技术存在以下不足：现有转运***仅通过单个转运机器人作为载体转运玻璃，在搬运玻璃体积大或重量大时，容易导致玻璃掉落碎裂，使用局限性大。
发明内容
本发明提供一种建筑安装使用的玻璃转运***，以解决上述背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑安装使用的玻璃转运***，所述转运***包括双转运机器人、人机界面以及运动控制，所述人机界面包括文件管理模块、参数设置模块、信号检测模块以及监控通信模块，所述运动控制包括运动算法模块以及运动逻辑模块；
文件管理模块：包括显示、编辑和保存工作文件，工作文件主要保存单次用户程序以及该程序包含的示教点信息及工作文件属性信息；
参数设置模块：根据不同应用场合进行不同设置的参数，保存为多个文件，使机器人面向多任务；
信号检测模块：用于检测机器人***与周边设备的连接信号；
监控通信模块：用于监控机器人的运行状态，对出现的运行错误、过载、抖动等情况监测并通知用户；
运动算法模块：类型规划机器人各个轴需要运动的位移、速度以及时间，主要包括关节空间及欧氏空间的运动规划；
运动逻辑模块：响应用户界面输入或外部信号执行响应的运动指令，主要包括控制器参数的读取和写入和运动逻辑执行。
优选的，所述人机界面包括用户交流、显示***信息和接收用户操作指令，运动控制响应和执行用户指令。
优选的，所述文件管理模块中所有的工作文件、***参数文件、错误日志保存为XML格式，支持在线和离线修改，参数文件包含机器人的伺服参数、手抓参数、码垛参数、时间参数及全局变量参数文档，错误日志是机器人在运行过程中的运行错误信息，错误信息包括出错的错误代码、错误时间以及解决方法。
优选的，所述参数设置模块中参数包括限位参数、手抓参数、位置参数、负载重量以及尺寸。
优选的，所述信号检测模块采集机器人完成工作任务需要与周边设备传入传出信号指令以及机器人***内部的伺服电机状态与限位传感器的反馈信息。
优选的，所述监控通信模块中，通知用户后由用户决定下一步应该如何处理。
优选的，所述运动逻辑模块准确执行用户操作指令，同时能够应对各种突发状况，保证设备及人员安全。
优选的，所述转运机器人包括两个调整姿态关节，实现平面内码玻璃，以及单机器人码玻璃时的姿态调整，四个关节均由交流伺服电机带动RV减速器驱动，大臂关节处设计安装平衡弹簧装置，减小大臂伺服电机需要输出扭矩。
本发明的技术效果和优点：
本发明根据构成双机器人***的单机器人的结构特点进行运动学建模、正反解，分析双机器人***中两机器人需要满足的运动学位置和速度约束，采用主机器人关节空间规划从机器人根据约束关系获取运动规划参数，针对双机器人***中协调运动的基础基坐标的标定进行研究，并应用于辅助前期安装，该转运***通过双机器人对玻璃进行转运，可转运大体积以及重量大的玻璃，使用局限性小。
附图说明
图1为本发明总体示意图；
图2为本发明工作流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，本发明提供了一种建筑安装使用的玻璃转运***，所述转运***包括双转运机器人、人机界面以及运动控制，所述人机界面包括文件管理模块、参数设置模块、信号检测模块以及监控通信模块，所述运动控制包括运动算法模块以及运动逻辑模块；
文件管理模块：包括显示、编辑和保存工作文件，工作文件主要保存单次用户程序以及该程序包含的示教点信息及工作文件属性信息；
参数设置模块：根据不同应用场合进行不同设置的参数，保存为多个文件，使机器人面向多任务；
信号检测模块：用于检测机器人***与周边设备的连接信号；
监控通信模块：用于监控机器人的运行状态，对出现的运行错误、过载、抖动等情况监测并通知用户；
运动算法模块：类型规划机器人各个轴需要运动的位移、速度以及时间，主要包括关节空间及欧氏空间的运动规划，将空间运动与关节空间运动建立联系，实现双向转换，运动学并未对关节力于力矩进行分析，需要对机器人进行动力学分析，包括正动力学和逆动力学，机器人关节驱动力计算机器人运动为正动力学，机器人运动求各个关节所需力矩则是逆动力学，机器人的动力学主要是运动和本体受力之间的关系，通过牛顿一欧拉法以牛顿方程和欧拉方程为基础，结合机器人速度、加速度得出的机器人动力学算法，该方法采用递推的形式，从末端杆开始向末端杆推算，计算速度较快；
运动逻辑模块：响应用户界面输入或外部信号执行响应的运动指令，主要包括控制器参数的读取和写入和运动逻辑执行，将双机器人分为主机器人和从机器人，并分析主从机器人间运动学约束，双机器人协调搬运的轨迹规划需要双机器人末端位置保持高度同步，即在同一时间满足运动学约束，而且对于本项目应用机器人，双机器人协调搬运时姿态不能够进行调整，所以接下来运动规划和下一章误差补偿只针对双机器人位置协调分析，对主机器人进行关节空间内轨迹规划，然后应用公式，由主机器人的离散后的空间轨迹位姿求取从机器人的空间位姿，最后根据运动学反解求得从机器人对应的各个关节角度，双机器人转运中必须满足位置和速度关系。
进一步的，在上述技术方案中，所述人机界面包括用户交流、显示***信息和接收用户操作指令，运动控制响应和执行用户指令。
实施例1
单机器人的定位精度是机械误差，包括制造装配、形变误差，为实现玻璃搬运和码放，对定位精度要求不高，不对单机器人进行运动参数误差补偿，双机器人运动控制主要在双机器人间运动协调，协调运动中满足运动学约束，并且要求双机器人对物体内力控制在合理范围内，双机器人***需要满足的运动学约束条件，其中基坐标之间关系是双机器人进行协调运动的基础，所以基坐标关系误差以及因为载荷分配不均引起的两机器人末端位置误差都会严重影响双机器人协调运动，由于机器人为平面连杆机器人对于Y轴方向误差无法补偿，所以对基座安装精度要求高，拟将使用激光跟踪仪进行双机基坐标标定，并且通过在位置控制基础上增加外环力反馈控制，通过阻抗控制来消除内力。
进一步的，在上述技术方案中，所述文件管理模块中所有的工作文件、***参数文件、错误日志保存为XML格式，支持在线和离线修改，参数文件包含机器人的伺服参数、手抓参数、码垛参数、时间参数及全局变量参数文档，错误日志是机器人在运行过程中的运行错误信息，错误信息包括出错的错误代码、错误时间以及解决方法。
进一步的，在上述技术方案中，所述参数设置模块中参数包括限位参数、手抓参数、位置参数、负载重量以及尺寸。
进一步的，在上述技术方案中，所述信号检测模块采集机器人完成工作任务需要与周边设备传入传出信号指令以及机器人***内部的伺服电机状态与限位传感器的反馈信息。
进一步的，在上述技术方案中，所述监控通信模块中，通知用户后由用户决定下一步应该如何处理。
进一步的，在上述技术方案中，所述运动逻辑模块准确执行用户操作指令，同时能够应对各种突发状况，保证设备及人员安全，运动控制器自带的运动模式包括点位运动、JOG运动、GEAR运动、Follow运动、PT运动及PVT运动模式，其中JOG模式下各轴可以单独运动，且运动轴只需要设定目标速度、加/减速度、平滑系数等运动参数，运动根据指定加速度运动到目标速度后保持，运动中可以改变目标速度，停止时按指定减速度加速到零，所以常用于机器人手动示教过程，可以设定手动目标速度，当对应某轴运动方向键被按下时候启动JOG模式，当该键被释放时候停止JOG模式，对于示教完成后运动程序的自动运行，需要实现多轴同步运动，通常使用PT运动或PVT运动，PVT运动需要直接或者间接给定一段运动过程的位置、速度、时间参数，运动控制卡自动按照三次曲线进行插补，这种模式能够保证速度、加速度连续，控制器提供三十二个PVT表存储数据点，每张数据表开放了1024个存储空间来循环使用，PT运动即需要给定一系列段运动的位置和所需对应的时间，运动控制卡按照二次曲线进行插补，该种模式能够保证速度连续，虽然加速度有跳变，但可以通过减小速度采样间隔时间将加速度跳变影响减弱，本项目双机器人协调运动过程中需要根据主从机器人之间的力误差对从机器人的运动进行实时的补偿，所以自动运行采用PT模式。
进一步的，在上述技术方案中，所述转运机器人包括两个调整姿态关节，实现平面内码玻璃，以及单机器人码玻璃时的姿态调整，四个关节均由交流伺服电机带动RV减速器驱动，大臂关节处设计安装平衡弹簧装置，减小大臂伺服电机需要输出扭矩，该种构型能够实现玻璃的平放和立放两种码放方式，而且可以实现下抓式防止损坏玻璃镀膜，通过在满足需求基础上，合理优化臂的长度和质量，避免选择特种型号的机械零件，降低成本，加快研发速度，但该种串联式机器人对机械加工和装配精度要求比较高。
实施例2
双机器人安装时，采用激光跟踪仪辅助，激光跟踪仪主要组成为激光干涉测距和自动跟踪测角测距仪，其三个轴是由跟踪仪的激光束、旋转镜和旋转轴构成，三轴交点为原点，激光跟踪测量***可跟踪空间中静止或运动一点，为球坐标测量***，测得的三个位置参量，由两个角编码器自动测量靶球相对于跟踪仪水平方位角和垂直方位角；，由激光干涉仪测量靶球与跟踪仪之间距离，安装步骤为：
1、首先双机器人安装地基保证水平，并对双机器人进行初步安装；
2、激光跟踪仪坐标系调节，在跟踪仪坐标系平面测平行于水平面前提下，测量生产线两点作为参考调节激光跟踪仪坐标系的Y轴平行，这样XOZ平面即与机器人运动平面平行；
3、主机器人基坐标原点及Y轴标定，将靶球固定到主机器人末端，转动主机器人第一轴，在其转动范围内均匀采集，通过软件选取任意3个不同点进行圆弧拟合，得到第一轴转动圆心作为主机器人基坐标原点，及运动平面法向量作为主机器人基坐标；
4、从机器人基坐标原点及Y轴标定，将靶球安装在从机器人末端与主机器人对应的位置，通过与第二步相同方法获得从机器人的基坐标原点及从机器人基坐标轴；
5、精准安装调节。
实施例3
器人力学控制包括力/位置混合控制和阻抗控制，力/位置控制方法前提条件是环境约束已知，电机为力矩模式，而且在非接触状态下的纯位置控制模式和接触状态下的力矩模式频繁切换，阻抗控制模式需要给出机器人与环境的各个自由度上的阻抗，不需要进行工作模式切换，且对于未知环境可以通过自适应控制率等手段自动设定合适阻抗，选择阻抗控制进行X、Z轴方向载荷分配误差补偿，阻抗控制方法需要设定机器人与环境间刚度，通过双机器人末端力传感器获取力的误差，然后根据虎克弹性定律将力误差转换通过位置控制使末端力/力矩达到期望值，在位置控制器的基础之上，外加力反馈控制环，力传感器的信号通过已知的柔顺关系转换为位置修正信号，修改输出轨迹，最终将修正后的轨迹输入位置控制环。
实施例4
***主要包括控制***整体方案、硬件***和软件***搭建、核心运动控制实现，其中结合控制要求对控制***进行功能块化划分，硬件***搭建包括电气原理图设计以及所需元件选型，软件***设计包括软件界面和运动控制程序设计，通过固高GRT实时内核对WinCE***进行扩展提高***实时性。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述转运***包括双转运机器人、人机界面以及运动控制，所述人机界面包括文件管理模块、参数设置模块、信号检测模块以及监控通信模块，所述运动控制包括运动算法模块以及运动逻辑模块；
文件管理模块：包括显示、编辑和保存工作文件，工作文件主要保存单次用户程序以及该程序包含的示教点信息及工作文件属性信息；
参数设置模块：根据不同应用场合进行不同设置的参数，保存为多个文件，使机器人面向多任务；
信号检测模块：用于检测机器人***与周边设备的连接信号；
监控通信模块：用于监控机器人的运行状态，对出现的运行错误、过载、抖动等情况监测并通知用户；
运动算法模块：类型规划机器人各个轴需要运动的位移、速度以及时间，主要包括关节空间及欧氏空间的运动规划；
运动逻辑模块：响应用户界面输入或外部信号执行响应的运动指令，主要包括控制器参数的读取和写入和运动逻辑执行。
2.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述人机界面包括用户交流、显示***信息和接收用户操作指令，运动控制响应和执行用户指令。
3.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述文件管理模块中所有的工作文件、***参数文件、错误日志保存为XML格式，支持在线和离线修改，参数文件包含机器人的伺服参数、手抓参数、码垛参数、时间参数及全局变量参数文档，错误日志是机器人在运行过程中的运行错误信息，错误信息包括出错的错误代码、错误时间以及解决方法。
4.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述参数设置模块中参数包括限位参数、手抓参数、位置参数、负载重量以及尺寸。
5.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述信号检测模块采集机器人完成工作任务需要与周边设备传入传出信号指令以及机器人***内部的伺服电机状态与限位传感器的反馈信息。
6.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述监控通信模块中，通知用户后由用户决定下一步应该如何处理。
7.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述运动逻辑模块准确执行用户操作指令，同时能够应对各种突发状况，保证设备及人员安全。
8.根据权利要求1所述的一种建筑安装使用的玻璃转运***，其特征在于：所述转运机器人包括两个调整姿态关节，实现平面内码玻璃，以及单机器人码玻璃时的姿态调整，四个关节均由交流伺服电机带动RV减速器驱动，大臂关节处设计安装平衡弹簧装置，减小大臂伺服电机需要输出扭矩。
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|---|---|---|---|---|
| CN114260901A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-01 | 珠海格力智能装备有限公司 | 一种工业机器人的控制*** |
| CN114347045A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-04-15 | 佛山智能装备技术研究院 | 一种双机械臂协同运动控制方法及*** |
| CN117921685A (zh) * | 2024-03-22 | 2024-04-26 | 南京航空航天大学 | 一种双机器人协同定位精度的标定方法 |
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