專利名稱：可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)，尤其涉及一種可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是在目前的應(yīng)用中，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的控制還不完善，常常是針對(duì)某一種特定環(huán)境下的特定應(yīng)用設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)，一旦應(yīng)用的環(huán)境發(fā)生改變，或者某些參數(shù)出現(xiàn)變化，控制系統(tǒng)就不再能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行控制。比如，工業(yè)機(jī)器人用于點(diǎn)焊，工具中心點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，如果某兩個(gè)軸的軸線處于同一直線時(shí)，機(jī)器人的路徑規(guī)劃可能會(huì)出現(xiàn)明顯的奇異點(diǎn)規(guī)劃錯(cuò)誤，造成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)瞬間不可控，嚴(yán)重的可能出現(xiàn)危及操作者人身安全的事故。又比如，機(jī)器人用于弧焊或者噴涂時(shí)，往往要求機(jī)器人的末端關(guān)節(jié)必須持續(xù)保持某種姿態(tài)。目前，機(jī)器人運(yùn)行時(shí)只能保證工具中心點(diǎn)在某一路徑上運(yùn)行，但是不能保持工具中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)始終保持確定的姿態(tài)在空間進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。再比如，工業(yè)機(jī)器人用于弧焊時(shí)，工具中心點(diǎn)必須按照某種規(guī)律(比如，正弦波、三角波、矩形波)做擺槍運(yùn)動(dòng)，這是焊接工藝必須實(shí)現(xiàn)的功能，但是，目前的機(jī)器人還不具備此功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明只在提出一種可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，提供靈活的擴(kuò)展接口，可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同隨時(shí)調(diào)整控制參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，提出一種可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括 機(jī)器人位置跟蹤裝置，獲取機(jī)器人所在應(yīng)用環(huán)境的實(shí)際工具坐標(biāo)； 機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置，獲取機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際工具坐標(biāo)；
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，連接到機(jī)器人位置跟蹤裝置和機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置，將工具坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成軸坐標(biāo)，得到機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)；
動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)，動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)保存預(yù)定的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，每一個(gè)機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)包括一個(gè)由機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)組成的數(shù)組；
動(dòng)作參數(shù)校正裝置，連接到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)得到的機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)與動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)保存的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，尋找到與機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)差異最小的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)；
動(dòng)作調(diào)整裝置，連接到動(dòng)作參數(shù)校正裝置和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，獲取動(dòng)作參數(shù)校正裝置尋找到的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，提取該機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)的機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)，由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的工具坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的工具坐標(biāo)，根據(jù)工具坐標(biāo)調(diào)整機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的位置。動(dòng)作調(diào)整裝置包括PLC。動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)具有擴(kuò)展接口，通過擴(kuò)展接口接收新的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)。擴(kuò)展接口包括軸坐標(biāo)計(jì)算裝置，從控制函數(shù)或特征曲線中計(jì)算機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，該可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)具有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，無論在實(shí)際應(yīng)用中機(jī)器人采用何種坐標(biāo)系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)內(nèi)部都能轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的軸坐標(biāo)。此外，該工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)還提供靈活的擴(kuò)展接口，能從控制函數(shù)或特征曲線中獲取機(jī)器人的動(dòng)作參數(shù)，隨時(shí)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。


圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1所示，圖1揭示了一種可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括機(jī)器人位置跟蹤裝置10、機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置11、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12、動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13、動(dòng)作參數(shù)校正裝置 14、動(dòng)作調(diào)整裝置15。機(jī)器人位置跟蹤裝置11獲取機(jī)器人所在應(yīng)用環(huán)境的實(shí)際工具坐標(biāo)。機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置12獲取機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際工具坐標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器人位置跟蹤裝置11和機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置12采用卡迪爾式跟蹤，機(jī)器人的軸能夠補(bǔ)償工件的運(yùn)動(dòng)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12連接到機(jī)器人位置跟蹤裝置10和機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置11，將工具坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成軸坐標(biāo)，得到機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)。 在一些實(shí)施例中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)下述坐標(biāo)系之間的互相轉(zhuǎn)換軸坐標(biāo)、世界坐標(biāo)、 工件坐標(biāo)和工具坐標(biāo)。動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13保存預(yù)定的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，每一個(gè)機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)包括一個(gè)由機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)組成的數(shù)組。機(jī)器人的本體和其主要工作部件之間的相對(duì)位置關(guān)系體現(xiàn)了機(jī)器人的動(dòng)作和姿態(tài)。因此，在動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13中以機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)組成的數(shù)組來體現(xiàn)機(jī)器人的每一個(gè)動(dòng)作。該動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13具有擴(kuò)展接口 13a，通過擴(kuò)展接口 13a可以接收新的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)。擴(kuò)展接口 13a包括軸坐標(biāo)計(jì)算裝置13b，軸坐標(biāo)計(jì)算裝置13b可以從控制函數(shù)或特征曲線中計(jì)算機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)并加入到動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13中。通過各種控制函數(shù)或特征曲線，極大地豐富了動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13的內(nèi)容，并且為動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13提供了充足的擴(kuò)展性。動(dòng)作參數(shù)校正裝置14連接到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12和動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 12得到的機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)與動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)保存 13的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，尋找到與機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)差異最小的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)。動(dòng)作參數(shù)校正裝置14包括了兩個(gè)方面的工作，首先是辨別機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作，通過查找動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13中最接近的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，及軸坐標(biāo)的數(shù)組，得到機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作。第二方面是對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行校正，即使用動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)13中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整。動(dòng)作調(diào)整裝置15連接到動(dòng)作參數(shù)校正裝置14和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12，獲取動(dòng)作參數(shù)校正裝置14尋找到的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，提取該機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)的機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)，由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的工具坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的工具坐標(biāo)，根據(jù)工具坐標(biāo)調(diào)整機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)作調(diào)整裝置15包括PLC，PLC根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12轉(zhuǎn)換得到的機(jī)器人的工具坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的工具坐標(biāo)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)節(jié)，校正機(jī)器人的動(dòng)作或者姿態(tài)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，該可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)具有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，無論在實(shí)際應(yīng)用中機(jī)器人采用何種坐標(biāo)系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)內(nèi)部都能轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的軸坐標(biāo)。此外，該工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)還提供靈活的擴(kuò)展接口，能從控制函數(shù)或特征曲線中獲取機(jī)器人的動(dòng)作參數(shù)，隨時(shí)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)器人位置跟蹤裝置，獲取機(jī)器人所在應(yīng)用環(huán)境的實(shí)際工具坐標(biāo)； 機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置，獲取機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際工具坐標(biāo)； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，連接到所述機(jī)器人位置跟蹤裝置和機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置，將工具坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成軸坐標(biāo)，得到機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)；動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)，動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)保存預(yù)定的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，每一個(gè)所述的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)包括一個(gè)由機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)組成的數(shù)組；動(dòng)作參數(shù)校正裝置，連接到所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)得到的機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)與動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)保存的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，尋找到與機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)差異最小的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)；動(dòng)作調(diào)整裝置，連接到動(dòng)作參數(shù)校正裝置和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，獲取動(dòng)作參數(shù)校正裝置尋找到的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，提取該機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)的機(jī)器人的軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)，由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的工具坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的工具坐標(biāo)，根據(jù)工具坐標(biāo)調(diào)整機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作調(diào)整裝置包括PLC。
3.如權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)具有擴(kuò)展接口，通過擴(kuò)展接口接收新的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)展接口包括軸坐標(biāo)計(jì)算裝置，從控制函數(shù)或特征曲線中計(jì)算機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的軸坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種可擴(kuò)展的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括機(jī)器人位置跟蹤裝置；機(jī)器人動(dòng)作跟蹤裝置；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將工具坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成軸坐標(biāo)，得到機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)；動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)，保存預(yù)定的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)；動(dòng)作參數(shù)校正裝置，將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)得到的機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)與動(dòng)作數(shù)據(jù)庫(kù)保存的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，尋找到與機(jī)器人的實(shí)際軸坐標(biāo)和機(jī)器人的主要工作部件的實(shí)際軸坐標(biāo)差異最小的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)；動(dòng)作調(diào)整裝置，獲取動(dòng)作參數(shù)校正裝置尋找到的機(jī)器人動(dòng)作數(shù)據(jù)，提取軸坐標(biāo)，由坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換工具坐標(biāo)，根據(jù)工具坐標(biāo)調(diào)整機(jī)器人以及機(jī)器人的主要工作部件的位置。
文檔編號(hào)B25J19/00GK102371584SQ20101025030
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者田勁松 申請(qǐng)人:上海高威科電氣技術(shù)有限公司