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一种具有多线程策略示教器的工业 机器人

阅读：1092发布：2020-06-01

专利汇可以提供一种具有多线程策略示教器的工业机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有多线程策略示教器的工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，示教器由手轮、钥匙开关、USB 接口、指示灯、按键、急停开关、触摸笔、触摸屏、以太网接口、手托、安全开关、处理器组成，通过触摸屏可进行相关参数进行设置和编程，触摸屏上同时显示执行机构和运动控制器的当前状态信息，执行机构的手动和自动功能则通过示教器面板上的按键操作实现。，下面是一种具有多线程策略示教器的工业机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有多线程策略示教器的工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，
其中，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，
其中，操控系统包括工控机，
其中，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，其中，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，其中，执行机构包括机械部分和电力部分，
其中，示教器由手轮、钥匙开关、USB 接口、指示灯、按键、急停开关、触摸笔、触摸屏、以太网接口、手托、安全开关、处理器组成，通过触摸屏可进行相关参数进行设置和编程，触摸屏上同时显示执行机构和运动控制器的当前状态信息，执行机构的手动和自动功能则通过示教器面板上的按键操作实现。
2.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：示教器通过以太网与运动控制器连接，以太网的连接使用Socket套接字来实现通信，待传输数据组织成符合制定协议的工作交给Socket来完成，实现机器人示教器与运动控制器之间跨平台的分布式处理系统，Socket通信具有的传输速率快、性能高、安全性强等优点，能够满足机器人示数器与控制器的通信要求。
3.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：示教器的处理器采用多线程策略，按照功能将其主要划分为以下几个个部分:
通信部分，负责传递示教器和运动控制器之间的信息传输，示教器向运动控制器发送指令来控制机器人运动，从运动控制器获取各个关节当前的转角大小信息，通信部分封装了Socket的创建连接模块、网络检测维护模块、传输数据组包解析模块、接收发送模块及数据缓存区；
数据接口部分，封装了传输数据读写操作模块；
人机交互界面显示部分(HMI)，定义了示教系统运行的各种界面，包括主界面、手动操作界面、自动操作界面、回零操作界面、参数设置界面、历史状态信息查询界面；
按键响应部分，对示教器面板上的按键、指示灯、手轮和蜂鸣器等的响应进行了定义和设置；
参数设置部分，对系统速度、工具坐标、系统时间、运动参数、各转轴极限角度进行设置；
程序编辑部分，包含了程序指令的插入、修改、删除、复制和剪切功能。为了满足仿真系统的应用需求，应按照实际的程序和指令格式来进行相关的操作；
程序解释部分，用于示教器的核记，负责解释机器人程序，获得程序中的指令类型以及路径点信息；
文件管理部分，负责程序的创建、删除、复制、重命名操作；
辅助功能部分，实现帮助信息、指令说明、安全保护功能；
信息提示功能部分，包括操作信息提示以及错误警告信息提示，方便操作者的使用并保障操作安全。
4.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：运动控制器连接工控机和执行机构，运动控制器为半封装的微型计算机系统，集成了二字符指令集及其解析功能，利用与运动控制器配套的辅助工具，能够进行系统设置，运动控制器由处理器、看门狗、通信接口和电机控制模块组成，处理器为片上系统(SOC)，包括接口层、算法控制层以及容错控制层，其中接口层为FPGA结构，负责与电机控制模块进行信息交互，控制伺服装置，算法控制层为ARM和DSP双核结构，ARM核负责各类外设驱动，DSP端负责运动学建模、轨迹规划等大量矩阵浮点类计算，容错控制层使用32位控制器，对接口层、算法控制层进行实时监控，并根据反馈、操作命令对故障进行容错规划，保证系统安全可靠性运作，容错控制层使用伺服定标方法，同时扩展视觉反馈接口，实现了后期视觉反馈的二次修正。
5.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：工控机包括模糊控制装置，模糊控制装置具体为：模糊控制装置包括差分器、微分器、模糊化接口、输出量转换模块、推理机、知识库，负载估计模块将测得的伺服电机的测量负载电压通过带通滤波器提供给差分器，差分器将操作人员输入的设定负载电压与测量负载电压相减得到误差值E，误差值E经过微分器得到误差变化率dE/dt，误差值E和误差变化率dE/dt提供给模糊化接口，对误差值E和误差变化率dE/dt进行模糊化赋值，分别得到模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC，模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC提供给推理机，推理机根据知识库中的输入输出隶属度矢量值以及逻辑推理规则对模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC进行模糊推理得到模糊控制量MU，输出量转换模块将模糊控制量MU转换为实际控制量U，根据实际控制量U控制电源向伺服电机提供电压。
6.根据权利要求5所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于模糊控制方法具体为：按照操作人员的语言变量的选取参量PL、PB、PM、PS、ZO、NS、NM、NB、BL分别表示正超大、正大、正中、正小、零、负小、负中、负大、负超大，对应的模糊集{-n,-n+
1,......,0,......,n-1,n},n＝4，n为初级模糊集变量；
确定量化因子，ke＝n/e,其中,ke为误差值量化因子，e为测量的最大误差值，kec＝n/ec，kec为误差变化率量化因子，ec为测量的最大误差变化率，
如果m≤keE≤m+1,m＜n，则模糊化误差值ME为经过四舍五入的keE,m为次级模糊集变量；
如果keE＜-n，则模糊化误差值ME为-n；
如果keE＞n，则模糊化误差值ME为n；
如果m≤kecE≤m+1,m＜n，则模糊化误差变化值MEC为经过四舍五入的kecE；
如果kecE＜-n，则模糊化误差变化值MEC为-n；
如果kecE＞n，则模糊化误差变化值MEC为n。
7.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：其中，机械部分包括底座、连接件、大臂、小臂、腕部、末端执行器以及旋转关节，旋转关节分别位于底座与连接件之间、连接件与大臂之间、大臂与小臂之间以及腕部与末端执行器之间，底座是承重基础部件，固定在地面或支架上，连接件是大臂的支撑部件，实现机器人的回转功能，连接件在底座上进行旋转，大臂是小臂的支撑部件，大臂的摆动改变末端执行器在水平方向上的行程，小臂的俯仰实现末端执行器在垂直方向上的位置变换，腕部的末端执行器旋转关节调整承载目标的旋转角度和位置。
8.根据权利要求7所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：底座的关节座与轴线垂直于地面的旋转关节联接，关节座安装在底座上，为大臂提供支撑，其上安装有大臂、小臂和保持腕部水平的连杆，大臂、小臂与连杆相互构成平行四边形，增加了整个臂部的刚度，通过串联平行四边形机构的叠加效应,满足腕部的易控性，腕部是法兰盘，根据用户的不同需要，在法兰盘上联接真空吸盘。
9.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于电力部分包括编码器、解码电路、光耦隔离电路、永磁同步伺服电机(PMSM)、减速器以及智能功率控制模块(IPM)，霍尔电流传感器采集永磁同步伺服电机的U相和V相电流，反馈给运动控制器，编码器通过解码电路实时向运动控制器反馈永磁同步伺服电机实际位置，运动控制器通过串行总线接收目标位置信息，目标位置、实际位置和实际电流在运动控制器内做单轴逻辑控制，通过矢量控制的时序调度输出脉宽调制通过光耦隔离电路提供给智能功率控制模块并转换为功率控制信号，光耦隔离电路实现控制部分电路和功率部分电路完全隔离，极大提高了硬件的可靠性，智能功率控制模块驱动永磁同步伺服电机运转，永磁同步伺服电机输出轴与减速器，减速器与机械部分的旋转关节连接，减速器受运动控制器的控制，实现动作的精细化调整。
10.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：操控系统通过网络集成控制系统接收传感器系统和视觉跟踪系统的数据并向工业机器人控制系统发送控制指令，工业机器人控制系统控制执行机构，传感器系统安装在执行机构上，实时监控执行机构的位姿状态，传感器系统、视觉跟踪系统还与工业机器人控制系统连接用于实时反馈执行机构的工作状态以及监控周围环境。
11.根据权利要求1所述的一种具有多线程策略示教器的工业机器人，其特征在于：网络集成控制系统搜索局域网内存在的工业机器人并连接到相应的运动控制器，运行运动传感器并清零六轴传感器，运动传感器采集执行机构的末端执行器位姿信息来引导工业机器人的运动，并实时显示在示教器的屏幕上；
工业机器人通信分为两级：第一级通信是操控系统与工业机器人控制系统的通信，采用串行通信技术或者网络通讯技术；第二级通信是工业机器人控制系统与传感器系统、视觉跟踪系统之间的通信，采用工业现场总线通信技术。

说明书全文

一种具有多线程策略示教器的工业 机器人

技术领域

[0001] 本发明属于工业机器人领域，特别涉及一种具有多线程策略示教器的工业机器人。

背景技术

[0002] 随着当前工业自动化水平越来越高,在各行各业占有越来越重要的地位,它们能够娴熟、精准地执行多种复杂任务,这些任务由于环境或者其他因素的限制可能是人根本无法完成的。工业机器人的应用场景主要有汽车零部件制造和装配、机械自动化制造、有毒化工产品生产、标准流水线作业、高危环境设备安装、核辐射场地作业、极限环境作业等。

[0003] 现有技术中示教器传输速率慢、安全性不高，无法实时实现对工业机器人的示教，并且容易被网络攻击。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是如何快速实时安全的实现对工业机器人的示教，对此本发明提供一种具有多线程策略示教器的工业机器人，

[0005] 本发明的技术方案为：

[0006] 一种具有多线程策略示教器的工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，

[0007] 操控系统通过网络集成控制系统接收传感器系统和视觉跟踪系统的数据并向工业机器人控制系统发送控制指令，工业机器人控制系统控制执行机构，传感器系统安装在执行机构上，实时监控执行机构的位姿状态，传感器系统、视觉跟踪系统还与工业机器人控制系统连接用于实时反馈执行机构的工作状态以及监控周围环境，

[0008] 其中，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，

[0009] 其中，操控系统包括工控机，

[0010] 其中，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，[0011] 其中，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，

[0012] 其中，执行机构包括机械部分和电力部分，

[0013] 网络集成控制系统搜索局域网内存在的工业机器人并连接到相应的运动控制器，运行运动传感器并清零六轴传感器，运动传感器采集执行机构的末端执行器位姿信息来引导工业机器人的运动，并实时显示在示教器的屏幕上。

[0014] 工业机器人通信分为两级：第一级通信是操控系统与工业机器人控制系统的通信，采用串行通信技术或者网络通讯技术；第二级通信是工业机器人控制系统与传感器系统、视觉跟踪系统之间的通信，采用工业现场总线通信技术。

[0015] 其中，示教器由手轮、钥匙开关、USB 接口、指示灯、按键、急停开关、触摸笔、触摸屏、以太网接口、手托、安全开关、处理器组成，通过触摸屏可进行相关参数进行设置和编程，触摸屏上同时显示执行机构和运动控制器的当前状态信息，执行机构的手动和自动功能则通过示教器面板上的按键操作实现。

[0016] 示教器通过以太网与运动控制器连接，以太网的连接使用Socket套接字来实现通信，待传输数据组织成符合制定协议的工作交给Socket来完成，实现机器人示教器与运动控制器之间跨平台的分布式处理系统，Socket通信具有的传输速率快、性能高、安全性强等优点，能够满足机器人示教器与控制器的通信要求。

[0017] 示教器的处理器采用多线程策略，按照功能将其主要划分为以下四个部分:

[0018] 通信部分，负责传递示教器和运动控制器之间的信息传输，示教器向运动控制器发送指令来控制机器人运动，从运动控制器获取各个关节当前的转角大小信息，通信部分封装了Socket的创建连接模块、网络检测维护模块、传输数据组包解析模块、接收发送模块及数据缓存区；

[0019] 数据接口部分，封装了传输数据读写操作模块；

[0020] 人机交互界面显示部分(HMI)，定义了示教系统运行的各种界面，包括主界面、手动操作界面、自动操作界面、回零操作界面、参数设置界面、历史状态信息查询界面；

[0021] 按键响应部分，对示教器面板上的按键、指示灯、手轮和蜂鸣器等的响应进行了定义和设置；参数设置部分，对系统速度、工具坐标、系统时间、运动参数、各转轴极限角度进行设置；

[0022] 程序编辑部分，包含了程序指令的插入、修改、删除、复制和剪切功能。为了满足仿真系统的应用需求，应按照实际的程序和指令格式来进行相关的操作；

[0023] 程序解释部分，用于示教器的核记，负责解释机器人程序，获得程序中的指令类型以及路径点信息；

[0024] 文件管理部分，负责程序的创建、删除、复制、重命名操作；

[0025] 辅助功能部分，实现帮助信息、指令说明、安全保护功能；

[0026] 信息提示功能部分，包括操作信息提示以及错误警告信息提示，方便操作者的使用并保障操作安全。

[0027] 本发明的有益效果：；

[0028] (1)示教器使用多线程策略，传输速率快、性能高、安全性好；

[0029] (2)示教器与运动控制器之间为跨平台的分布式处理系统，能够满足机器人示教器与运动控制器的实时通信要求。

[0030] (3)使用光耦隔离电路极大提高了硬件的可靠性；

[0031] (4)使用二级通信,实现了对工业机器人的灵活控制；

[0032] (5)执行机构使用平行四边形，增加了整个结构刚度,增加系统稳定性；

[0033] (6)运动控制器包括容错控制层，对算法控制层进行实时监控，保证系统安全可靠性运作；

[0034] (7)通过模糊控制自动有效实现工业机器人伺服电机的精确控制，减少了人工设定的反复修改带来的效率上浪费以及精度的不准确。附图说明

[0035] 图1为本发明的工业机器人系统框图；

[0036] 图2为本发明的执行机构的机械结构图；

[0037] 图3为本发明的示教器组成结构图；

[0038] 图4为本发明的示教器工作原理图；

[0039] 图5为本发明的运动控制器结构示意图；

[0040] 图6为本发明的模糊控制方法原理图；

具体实施方式

[0041] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0042] 一种具有多线程策略示教器的工业机器人，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，

[0043] 操控系统通过网络集成控制系统接收传感器系统和视觉跟踪系统的数据并向工业机器人控制系统发送控制指令，工业机器人控制系统控制执行机构，传感器系统安装在执行机构上，实时监控执行机构的位姿状态，传感器系统、视觉跟踪系统还与工业机器人控制系统连接用于实时反馈执行机构的工作状态以及监控周围环境，

[0044] 其中，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，

[0045] 其中，操控系统包括工控机，

[0046] 其中，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，[0047] 其中，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，

[0048] 其中，执行机构包括机械部分和电力部分，

[0049] 网络集成控制系统搜索局域网内存在的工业机器人并连接到相应的运动控制器，运行运动传感器并清零六轴传感器，运动传感器采集执行机构的末端执行器位姿信息来引导工业机器人的运动，并实时显示在示教器的屏幕上。

[0050] 工业机器人通信分为两级：第一级通信是操控系统与工业机器人控制系统的通信，采用串行通信技术或者网络通讯技术；第二级通信是工业机器人控制系统与传感器系统、视觉跟踪系统之间的通信，采用工业现场总线通信技术。

[0051] 其中，机械部分包括底座、连接件、大臂、小臂、腕部、末端执行器以及旋转关节，旋转关节分别位于底座与连接件之间、连接件与大臂之间、大臂与小臂之间以及腕部与末端执行器之间，底座是承重基础部件，固定在地面或支架上，连接件是大臂的支撑部件，实现机器人的回转功能，连接件在底座上进行旋转，大臂是小臂的支撑部件，大臂的摆动改变末端执行器在水平方向上的行程，小臂的俯仰实现末端执行器在垂直方向上的位置变换，腕部的末端执行器旋转关节调整承载目标的旋转角度和位置。

[0052] 底座的关节座与轴线垂直于地面的旋转关节联接，关节座安装在底座上，为大臂提供支撑，其上安装有大臂、小臂和保持腕部水平的连杆，大臂、小臂与连杆相互构成平行四边形，增加了整个臂部的刚度，通过串联平行四边形机构的叠加效应,满足腕部的易控性，腕部是法兰盘，根据用户的不同需要，在法兰盘上联接真空吸盘。

[0053] 该结构增加整个臂部的刚度，平行四边形的相互作用,增加了整个机器人传动系统的刚度,减小了启动与急停情况下造成的机器人颤动，行程放大，减小系统惯量，节约成本，同时增加了系统的稳定性，搬运机器人利用“平行四边形”原理简化了机器人位姿的控制,降低了过程控制的难度,可以缩短机器人的工作周期和研发设计成本。

[0054] 其中，电力部分包括编码器、解码电路、光耦隔离电路、永磁同步伺服电机(PMSM)、减速器以及智能功率控制模块(IPM)，霍尔电流传感器采集永磁同步伺服电机的U相和V相电流，反馈给运动控制器，编码器通过解码电路实时向运动控制器反馈永磁同步伺服电机实际位置，运动控制器通过串行总线接收目标位置信息，目标位置、实际位置和实际电流在运动控制器内做单轴逻辑控制，通过矢量控制的时序调度输出脉宽调制通过光耦隔离电路提供给智能功率控制模块并转换为功率控制信号，光耦隔离电路实现控制部分电路和功率部分电路完全隔离，极大提高了硬件的可靠性，智能功率控制模块驱动永磁同步伺服电机运转，永磁同步伺服电机输出轴与减速器，减速器与机械部分的旋转关节连接，减速器受运动控制器的控制，实现动作的精细化调整。

[0055] 其中，示教器由手轮、钥匙开关、USB接口、指示灯、按键、急停开关、触摸笔、触摸屏、以太网接口、手托、安全开关、处理器组成，通过触摸屏可进行相关参数进行设置和编程，触摸屏上同时显示执行机构和运动控制器的当前状态信息，执行机构的手动和自动功能则通过示教器面板上的按键操作实现。

[0056] 示教器通过以太网与运动控制器连接，以太网的连接使用Socket套接字来实现通信，待传输数据组织成符合制定协议的工作交给Socket来完成，实现机器人示教器与运动控制器之间跨平台的分布式处理系统，Socket通信具有的传输速率快、性能高、安全性强等优点，能够满足机器人示教器与控制器的通信要求。

[0057] 示教器的处理器采用多线程策略，按照功能将其主要划分为以下几个个部分:

[0058] 通信部分，负责传递示教器和运动控制器之间的信息传输，示教器向运动控制器发送指令来控制机器人运动，从运动控制器获取各个关节当前的转角大小信息，通信部分封装了Socket的创建连接模块、网络检测维护模块、传输数据组包解析模块、接收发送模块及数据缓存区；

[0059] 数据接口部分，封装了传输数据读写操作模块；

[0060] 人机交互界面显示部分(HMI)，定义了示教系统运行的各种界面，包括主界面、手动操作界面、自动操作界面、回零操作界面、参数设置界面、历史状态信息查询界面；

[0061] 按键响应部分，对示教器面板上的按键、指示灯、手轮和蜂鸣器等的响应进行了定义和设置；参数设置部分，对系统速度、工具坐标、系统时间、运动参数、各转轴极限角度进行设置；

[0062] 程序编辑部分，包含了程序指令的插入、修改、删除、复制和剪切功能。为了满足仿真系统的应用需求，应按照实际的程序和指令格式来进行相关的操作；

[0063] 程序解释部分，用于示教器的核记，负责解释机器人程序，获得程序中的指令类型以及路径点信息；

[0064] 文件管理部分，负责程序的创建、删除、复制、重命名操作；

[0065] 辅助功能部分，实现帮助信息、指令说明、安全保护功能；

[0066] 信息提示功能部分，包括操作信息提示以及错误警告信息提示，方便操作者的使用并保障操作安全。

[0067] 其中，运动控制器连接工控机和执行机构，运动控制器为半封装的微型计算机系统，集成了二字符指令集及其解析功能，利用与运动控制器配套的辅助工具，能够进行系统设置，运动控制器由处理器、看门狗、通信接口和电机控制模块组成，

[0068] 处理器为片上系统(SOC)，包括接口层、算法控制层以及容错控制层，其中接口层为FPGA结构，负责与电机控制模块进行信息交互，控制伺服装置，算法控制层为ARM和DSP双核结构，ARM核负责各类外设驱动，DSP端负责运动学建模、轨迹规划等大量矩阵浮点类计算，容错控制层使用32位控制器，对接口层、算法控制层进行实时监控，并根据反馈、操作命令对故障进行容错规划，保证系统安全可靠性运作，容错控制层使用伺服定标方法，同时扩展视觉反馈接口，实现了后期视觉反馈的二次修正；

[0069] 其中，接口层设置有外围接口电路，实现了与伺服装置进行包括指令发送、反馈数据接收在内的数据交互，采用总线收发器增强端口驱动力；设置EMIF接口与算法控制层完成信息交互；设置UART接口与容错控制层建立通信，完成监控交互；设置FPGA时钟，外部时钟选择有源40Mhz晶振，为了进行FPGA调试、加载程序这里同时引入JTAG和AS两种模式。

[0070] 算法控制层包括电源管理模块、时钟模块、内存电路、闪存电路、外设SATA接口、接口电路6部分组成，算法控制层与容错控制层完成信息交互确保系统可靠性工作，接收接口层发送的交流伺服位置信息，进行工业机器人正逆运动学建模，进行矩阵浮点类运算，驱动外部设备，与视觉跟踪系统完成信息交互。

[0071] 通信接口包括RS-232端口和以太网端口；

[0072] 电机控制模块以最高12MHz的频率对输入的正弦方波信号进行处理，产生1个±10V的模拟量；对于弦波整流操作，使用2个DACs来产生2个±10V 电压模拟信号；

[0073] 看门狗的定时器绑定了放大器使能输出，一旦运动控制器由于内部或外部因素导致出现系统错误时，看门狗就会将放大器关闭，通常情况下看门狗输出的是高电平，上电运行期间如果处理器功能紊乱，看门狗输出低电平，看门狗定时器检测到之后就会复位运动控制器。

[0074] 运动控制器接收到工控机经过网络集成控制系统发来的控制指令后，根据控制指令执行相对应的程序生成速度信号、计数信号以及加减速度信号，向永磁同步伺服电机发送转动的速度信号，向减速器发送计数信号和加减速度信号，永磁同步伺服电机的伺服装置收到信号之后，对其进行调整、放大处理，生成转动信号发送至电机，电机驱动旋转关节转动，运动控制器将安装在各个旋转关节的永磁同步伺服电机的编码器的反馈信号经过网络集成控制系统回传给工控机，反馈信号用于在工控机上的人机交互界面中实时地监控工业机器人的状态并显示数据。

[0075] 运动控制器设定机器人各关节的零点位姿，零点位姿决定于工业机器人在初始状态时时各个永磁同步伺服电机的位置，零点位姿被运动控制器记录，在工业机器人完成作业后，通过发送零位指令使工业机器人回到零点位姿，从而完成回零。

[0076] 其中，工控机包括模糊控制装置，模糊控制装置具体为：模糊控制装置包括差分器、微分器、模糊化接口、输出量转换模块、推理机、知识库，负载估计模块将测得的伺服电机的测量负载电压通过带通滤波器提供给差分器，差分器将操作人员输入的设定负载电压与测量负载电压相减得到误差值E，误差值E经过微分器得到误差变化率dE/dt，误差值E和误差变化率dE/dt提供给模糊化接口，对误差值E和误差变化率dE/dt进行模糊化赋值，分别得到模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC，模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC提供给推理机，推理机根据知识库中的输入输出隶属度矢量值以及逻辑推理规则对模糊化误差值ME和模糊化误差变化值MEC进行模糊推理得到模糊控制量MU，输出量转换模块将模糊控制量MU转换为实际控制量U，根据实际控制量U控制电源向伺服电机提供电压。

[0077] 模糊控制装置为可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与主控器的处理器之间采用RS232通信。

[0078] 其中，模糊控制方法具体为：按照操作人员的语言变量的选取参量PL、PB、PM、PS、ZO、NS、NM、NB、BL分别表示正超大、正大、正中、正小、零、负小、负中、负大、负超大，对应的模糊集{-n,-n+1,......,0,......,n-1,n},n＝4，n为初级模糊集变量；

[0079] 确定量化因子，ke＝n/e,其中,ke为误差值量化因子，e为测量的最大误差值，kec＝n/ec，kec为误差变化率量化因子，ec为测量的最大误差变化率，

[0080] 如果m≤keE≤m+1,m

[0081] 如果keE<-n，则模糊化误差值ME为-n；

[0082] 如果keE>n，则模糊化误差值ME为n；

[0083] 如果m≤kecE≤m+1,m

[0084] 如果kecE<-n，则模糊化误差变化值MEC为-n；

[0085] 如果kecE>n，则模糊化误差变化值MEC为n。

[0086] 进一步的说，知识库包括数据库以及规则库，

[0087] 数据库中存放输入、输出变量的模糊隶属度矢量值，此矢量值是输入、输出量经过对应论域等离散化后所对应值的集合，所对应论域若是连续的，则可作为为隶属度函数，对于输入的模糊变量，隶属度函数保存于数据库中，在模糊推理关系中向推理机提供数据。

[0088] 规则库中存储有模糊规则，模糊规则是操作人员长期积累的经验并结合专家知识的基础上形成的，由相关的逻辑关系的词汇来表达，例如if-then、else、end、and、or等。

[0089] 通过模糊控制可以自动有效实现工业机器人伺服电机的精确控制，减少了人工设定的反复修改带来的效率上浪费以及精度的不准确。

[0090] 以上所述实施方式仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

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一种具有多线程策略示教器的工业机器人

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