六轴重载机器人控制系统
阅读：311发布：2024-02-12
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六轴重载机器人控制系统
技术领域
背景技术
[0002] 重载机器人已经在工业生产中得到广泛的应用，它是通过预先设定的程序控制机械臂实现工件的移动，以便减少人员劳动强度，提高工业生产效率。六轴重载机器人由两个机械臂和多个轴关节组成，由伺服驱动放大器连接伺服电机，可完成相应的运动轨迹。
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是针对目前重载机器人的发展需求，解决上述不足，提出一种六轴重载机器人的优化控制系统，其结构合理、安装和维护方便、稳定性高。
[0005] 本实用新型的技术方案是：六轴重载机器人控制系统，包括上位机、六轴运动控制器、六个单元伺服驱动器及执行机构；所述运动控制器包括DSP、FPGA、数据传输JTAG接口，六轴运动控制器通过JTAG接口与上位机数据连接，六轴运动控制器分别连接六个单元的伺服驱动器及执行机构；运动控制器对各个伺服驱动器和伺服电机发送控制指令，对机器人的各轴关节做运动控制；同时，运动控制器通过JTAG接口与上位机数据传输接受上位机界面设置的参数，同时可将传感器采集的机器人运行状态信息反馈给上位机。
[0008] 运动控制器属于运动控制系统的核心部分，采用模块化的思想进行实现设计；伺服驱动器和伺服电机是整个机器人控制系统的执行元件。伺服驱动器根据运动控制器下达的指令对伺服电机进行控制，并且实时采集伺服电机的编码器反馈的数据，对伺服电机的运行实现闭环控制。反馈的数据主要是机器人的位置信息，包括角度反馈和位置反馈。运动控制器会根据反馈的数据，通过伺服驱动器对伺服电机进行控制。
[0010] 本发明的有益效果：基于“PC+运动控制器”的模式，将PC机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器的运动控制功能有机地结合在一起，具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好等特点。运动控制器实现以多轴联动的方式控制机械臂，实现工件的移动。整个控制系统采用主从模式和模块化的思路来实现的，具有灵活的扩展功能；利用运动控制器实现多轴伺服电机的控制，提高了机器人控制系统的可控性，具有运行高效稳定，控制效果明显等优点；系统结构简单，易于实现。
[0011] 解决传统重载机器采用的编程语言和控制器都是针对某一特定目标的，使用受限，轨迹跟踪精度较差的问题。上位机在PC机上实现，通过设计人机交互界面，设计机器人运行数据库，实现与多轴运动控制器的通讯。通过人机界面，对整个机器人系统进行运动参数设置以及机器人运行状态显示。伺服驱动器及伺服电机作为整个系统的执行元件，伺服驱动器与伺服电机相连，伺服电机经减速器与机器人关节相连。运动控制器通过伺服电机的编码器的反馈数据，对伺服电机进行实时控制，形成闭环控制系统。六轴重载机器人优化控制系统结构合理、安装和维护方便、稳定性高。附图说明
[0012] 图1是本实用新型的控制系统原理图。
具体实施方式
[0013] 本实用新型的具体实施方式结合附图1详细说明。
[0014] 六轴重载机器人控制系统主要利用运动控制器实现以多轴联动的方式控制机械臂，实现工件的移动。通过上位机、运动控制系统和反馈装置形成一个完整的闭环控制系统；基于“PC+运动控制器”的模式，将PC机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器的运动控制功能有机地结合在一起，具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好等特点。
[0015] 上位机在PC机上实现，通过设计人机交互界面，设计机器人运行数据库，实现与多轴运动控制器的通讯。通过人机界面，对整个机器人系统进行运动参数设置以及机器人运行状态显示。
[0016] 运动控制器(可采用施奈德产品或西门子产品)主要由高性能DSP和FPGA组成，利用其高速的数据处理功能和逻辑控制功能，实现六轴协调控制与复杂的运动轨迹规划和误差补偿。控制控制器将控制程序转换为执行指令下发于各个伺服驱动器及执行机构，根据采用的控制算法实现运动控制的位置控制。
[0017] 运动控制器既可以与上位机通信，也可以与示教器通信，实现控制。
[0018] 整套控制系统主要包括上位机、运动控制器以及伺服控制器、伺服电机等执行机构。其中，运动控制器是系统的控制核心。上位机可通过设计的人机交互界面查看机器人的运行状态和参数，还可对伺服电机设定参数进行控制。运动控制器包含了运动控制算法、信号处理和通讯接口等功能，主要负责机器人的姿势切换，把各个运动指令发送给各伺服驱动器，各伺服驱动器再对伺服电机进行相应的控制。伺服电机分别再接减速器控制各关节(舵机)的活动。
[0019] PC机通过网线与六轴运动控制器进行连接，实现上位机与运动控制器的通讯，保证通过上位机可对整个系统进行实时监控。
[0020] 伺服驱动器及伺服电机作为整个系统的执行元件，伺服驱动器与伺服电机相连，伺服电机经减速器与机器人关节相连。运动控制器通过伺服电机的编码器的反馈数据，对伺服电机进行实时控制，形成闭环控制系统。
[0021] 运动控制器除了通过上位机，还可通过专配示教器与之通信，实现控制。
[0022] 当系统结构发生改变，机器人轴的数量发生变化，只需要增加相应的执行元件，更改运动控制器的控制程序即可实现控制。
[0023] 本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
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