一种SCARA机器人分布式控制系统及其控制方法
专利汇可以提供一种SCARA机器人分布式控制系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种SCARA 机器人 分布式控制系统，包括有主站和从站，所述主站中的用户程序模 块 用于执行用户编写的逻辑程序，该逻辑程序包含 定位 指令，在执行定位指令时，PTP命令执行模块获取指令中的目标点坐标，并发送到SCARA反解计算模块，SCARA反解计算模块对目标点的坐标进行一次反解计算，得出目标点对应的各个轴的 位置 ，本轴位置直接发送给本轴的 电子 凸轮 模块，其他轴的位置通过通讯控 制模 块发送给各个从站，之后虚拟 主轴 模块持续发出虚拟主轴，驱动各轴的电子凸轮运行。本发明相比 现有技术 而言能够降低对主站计算能 力 的要求、降低对总线带宽需求、降低布线和排查难度以及提高抗干扰能力。，下面是一种SCARA机器人分布式控制系统及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种SCARA机器人分布式控制系统，所述SCARA机器人包括有依次设置的基座旋转轴、小臂旋转轴、升降轴和末端执行器旋转轴，其特征在于，所述SCARA机器人分布式控制系统包括有主站和从站，其中：
所述主站内设有用户程序模块、PTP命令执行模块、SCARA反解计算模块、通讯控制模块、虚拟主轴模块、电子凸轮模块和电机控制模块，其中，所述用户程序模块用于执行用户编写的逻辑程序，该逻辑程序包含定位指令，在执行定位指令时，PTP命令执行模块获取指令中的目标点坐标，并发送到SCARA反解计算模块，SCARA反解计算模块对目标点的坐标进行一次反解计算，得出目标点对应的各个轴的位置，本轴位置直接发送给本轴的电子凸轮模块，其他轴的位置通过通讯控制模块发送给各个从站，之后虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动各轴的电子凸轮运行；
所述从站内设有电机控制模块、电子凸轮模块和通讯模块，所述通讯模块接收到本轴目标位置后，将参数传递给电子凸轮模块，电子凸轮模块根据这些参数，计算对应的电子凸轮曲线并保存到凸轮表，接收到虚拟主轴时，根据凸轮表周期性的计算本周期应该发出的周期脉冲量，电机控制模块每个周期接收电子凸轮模块的输出信号，控制电机运行；
所述主站中：所述用户程序模块供于用户编程，在程序的控制下调用SCARA机器人定位指令，定位指令包括直接坐标系下末端执行器的X、Y、Z坐标以及末端执行器的旋转角度参数，用户程序模块在定位指令生效后将这些参数传递给PTP命令执行模块；
所述通讯控制模块用于将参数打包发送到对应的电机驱动器；
所述虚拟主轴模块用于在插补运行中周期性的发出数量和速度可控的虚拟主轴；
所述从站中：通讯控制模块用于接收控制器发送给本机的参数，对通讯数据进行校验，校验通过后将参数发送到电子凸轮模块；
电子凸轮模块用于根据设定的曲线类型、目标点位置、当前位置参数自动计算产生凸轮曲线，运行时根据虚拟主轴周期计算得到每个周期的周期脉冲量，发送到电机控制模块；
电机控制模块用于实现电机的控制算法，根据周期脉冲量驱动电机运行，同时反馈电机的运行状态；
电子凸轮模块包括参数缓冲区、电子凸轮曲线计算模块、凸轮表、虚拟主轴接收模块及电子凸轮运行控制模块，其中：参数缓冲区用来保存通讯控制模块发送的相关参数，该相关参数包括曲线类型、目标点位置，定位启动时，电子凸轮曲线计算模块根据参数缓冲区内容计算相应的电子凸轮曲线，保存到凸轮表中，之后虚拟主轴接收模块开始接收虚拟主轴数据，电子凸轮运行控制模块根据虚拟主轴的位置和凸轮表计算得到周期脉冲量。
2.一种SCARA机器人分布式控制方法，其特征在于，该控制方法包括：主站将用户编写程序中的SCARA机器人定位指令解析成对应的参数，将参数通过总线发送到从站的电机驱动器中，电机驱动器接收到有效的数据后将其中的定位运行参数解析出来，发送到电子凸轮模块，电子凸轮模块在虚拟主轴的驱动下周期性的计算，每个周期计算出周期脉冲量，电机控制模块根据周期脉冲量驱动电机运行；
控制系统由一个主站和三台从站构成，所述主站内设有用户程序模块、PTP命令执行模块、SCARA反解计算模块、通讯控制模块、虚拟主轴模块、电子凸轮模块和电机控制模块，所述从站内设有电机控制模块、电子凸轮模块和通讯模块，一个主站和三台从站分别对应SCARA机器人的基座旋转轴、小臂旋转轴、升降轴和末端执行器旋转轴，主站电机驱动器基于ARM嵌入式处理器，处理器上运行的用户程序模块用于处理用户编写的程序，用户编写程序可控制SCARA机器人的定位运行，程序判断定位指令满足执行条件时，将参数送到PTP命令执行模块，PTP命令执行模块根据SCARA反解算法计算出目标位置对应的各关节电机位置；
所述主站中：所述用户程序模块供于用户编程，在程序的控制下调用SCARA机器人定位指令，定位指令包括直接坐标系下末端执行器的X、Y、Z坐标以及末端执行器的旋转角度参数，用户程序模块在定位指令生效后将这些参数传递给PTP命令执行模块；
所述通讯控制模块用于将参数打包发送到对应的电机驱动器；
所述虚拟主轴模块用于在插补运行中周期性的发出数量和速度可控的虚拟主轴；
所述从站中：通讯控制模块用于接收控制器发送给本机的参数，对通讯数据进行校验，校验通过后将参数发送到电子凸轮模块；
电子凸轮模块用于根据设定的曲线类型、目标点位置、当前位置参数自动计算产生凸轮曲线，运行时根据虚拟主轴周期计算得到每个周期的周期脉冲量，发送到电机控制模块；
电机控制模块用于实现电机的控制算法，根据周期脉冲量驱动电机运行，同时反馈电机的运行状态；
电子凸轮模块包括参数缓冲区、电子凸轮曲线计算模块、凸轮表、虚拟主轴接收模块及电子凸轮运行控制模块，其中：参数缓冲区用来保存通讯控制模块发送的相关参数，该相关参数包括曲线类型、目标点位置，定位启动时，电子凸轮曲线计算模块根据参数缓冲区内容计算相应的电子凸轮曲线，保存到凸轮表中，之后虚拟主轴接收模块开始接收虚拟主轴数据，电子凸轮运行控制模块根据虚拟主轴的位置和凸轮表计算得到周期脉冲量。
3.如权利要求2所述的SCARA机器人分布式控制方法，其特征在于，SCARA反解的算法为：
θ1＝atan2(A,±sqrt(1-A2))-φ；
θ2＝acos((r*sin(θ1+φ)-L1)/L2)；
d3＝-Pz；
θ4＝θ2-asin(-sinθ1*nx+cosθ1*ny)；
A＝(L12-L22+Px2+Py2)/(2*L1*sqrt(Px2+Py2))；
r＝sqrt(Px2+Py2)；
φ＝atan2(Px,Py)；
nx＝cos(θ1+θ2+θ4)；
ny＝sin(θ1+θ2+θ4)；
其中，Px、Py、Pz为目标点直角坐标系下X、Y、Z坐标，L1为第一臂长度，L2为小臂长度，θ1为基座关节角度，θ2为小臂关节角度，d3为升降高度，θ4为末端执行器旋转角度。
4.如权利要求2所述的SCARA机器人分布式控制方法，其特征在于，计算出θ1、θ2、d3、θ4后，SCARA反解计算模块根据用户预设的机械参数，根据机械参数计算出对应各轴电机的目标位置，该机械参数为减速机减速比、臂长、螺距，之后主站将这些数据发送到本机电子凸轮模块和通讯控制模块，通讯控制模块由通讯的处理程序及相关通讯接口硬件组成，在接收到SCARA反解计算模块发送过来的数据后，将数据转换成通讯需要的格式，通过接口硬件发送到对应的电机驱动器，在各从站接收完定位运行参数并生成凸轮曲线后，PTP命令执行模块启动虚拟主轴，开始驱动定位运行。
一种SCARA机器人分布式控制系统及其控制方法
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