手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)際上通行的打磨機(jī)器人示教方法基本上都是示教器操作占了絕對(duì)大多數(shù)，此方案簡(jiǎn)單易行，卻不直觀(guān)，雖然對(duì)于專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)較好的技術(shù)工來(lái)說(shuō)不難掌握，但是鑒于中國(guó)國(guó)情，現(xiàn)狀下很多企業(yè)的操作者適應(yīng)起來(lái)卻有困難。
[0003]針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，歐洲有人設(shè)計(jì)了一種關(guān)節(jié)力感應(yīng)式的手推示教機(jī)器人，其原理是在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的力矩環(huán)上去感應(yīng)判別，并且分離得到手推力矩，然后通過(guò)控制軟件使得電機(jī)跟隨手推運(yùn)動(dòng)，此方案從純技術(shù)角度很完美的解決了手推示教的問(wèn)題，但是其立足點(diǎn)是機(jī)器人關(guān)節(jié)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)，技術(shù)等級(jí)要求很高，制造成本非常高昂，而且維護(hù)調(diào)試技術(shù)難度極大，即便在歐美，也沒(méi)有得到普及的應(yīng)用。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的同行們?cè)O(shè)計(jì)了一種采用機(jī)械離合器配合編碼器的簡(jiǎn)易方案，其原理是在機(jī)器人關(guān)節(jié)處加離合器，示教的時(shí)候松開(kāi)離合器，這樣關(guān)節(jié)就不被電機(jī)系統(tǒng)拖累，得到較為松弛的關(guān)節(jié)效果，然后用編碼器去記憶當(dāng)前關(guān)節(jié)的角度得到示教位置，此方案技術(shù)難度低，控制軟件很容易實(shí)現(xiàn)，但是機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，離合器故障率高，同時(shí)最為致命的缺點(diǎn)是，即便松開(kāi)了離合器，機(jī)器人笨重的手臂依然讓人手很難精準(zhǔn)推動(dòng)，在拋光打磨需要高剛性的場(chǎng)合更為不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人，其采用三維位移傳感系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制器等，實(shí)現(xiàn)了虛擬的機(jī)器人被手推動(dòng)的感覺(jué)，穩(wěn)定可靠，造價(jià)低廉，很適合在目前國(guó)內(nèi)的制造業(yè)推行。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的:一種手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人，所述手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人包括計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、三維位移傳感系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器、反饋裝置、直流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述的運(yùn)動(dòng)控制器、三維位移傳感系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接，三維位移傳感系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器、反饋裝置與運(yùn)動(dòng)控制器連接，直流伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器與反饋裝置連接，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與直流伺服電機(jī)連接，機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；計(jì)算機(jī)用于發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制指令、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢(xún)并控制其他元件，三維傳感系統(tǒng)用于感應(yīng)人和機(jī)器人之間的位移，運(yùn)動(dòng)控制器接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制指令，完成關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃、反饋信號(hào)處理以及伺服計(jì)算，伺服驅(qū)動(dòng)放大器是將輸入指令信號(hào)與反饋裝置的反饋信號(hào)進(jìn)行比較、放大和運(yùn)算后，輸出一個(gè)與偏差電壓信號(hào)成比例的控制電流給直流伺服電機(jī)，反饋裝置用于收集直流伺服電機(jī)的信息、伺服驅(qū)動(dòng)放大器的狀態(tài)信息并將反饋信號(hào)發(fā)給運(yùn)動(dòng)控制器，直流伺服電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于控制機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)；三維位移傳感系統(tǒng)通過(guò)比較裝在機(jī)器人末端執(zhí)行器上的測(cè)量體的相對(duì)位置參數(shù)的變化量，完成對(duì)機(jī)器人的重復(fù)位置精度檢測(cè)。
[0006]優(yōu)選地，所述手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人還包括離線(xiàn)編程系統(tǒng)，離線(xiàn)編程系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接，離線(xiàn)編程系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的幾何模型，再利用規(guī)劃算法，通過(guò)對(duì)圖形的控制和操作，在離線(xiàn)的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃。
[0007]優(yōu)選地，所述離線(xiàn)編程系統(tǒng)包括圖形顯示模塊、三維建模模塊、傳感器仿真模塊、運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊、編程處理模塊，三維建模模塊、傳感器仿真模塊、運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊、編程處理模塊都與圖形顯示模塊連接，三維建模模塊與傳感器仿真模塊連接，運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊、傳感器仿真模塊都與編程處理模塊連接；圖形顯示模塊的功能包括對(duì)場(chǎng)景的管理、動(dòng)畫(huà)繪制以及仿真時(shí)鐘控制；三維建模模塊的功能是建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的三維模型，并為每個(gè)環(huán)境實(shí)體創(chuàng)建對(duì)象；傳感器仿真模塊是對(duì)物理傳感器功能的模擬；編程處理模塊主要解決機(jī)器人編程問(wèn)題，包括文本編輯、編譯、鏈接；運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊完成與運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)的計(jì)算，并根據(jù)機(jī)器人與環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行碰撞檢測(cè)。
[0008]優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)控制器包括相互連接的通用電路和軸控制電路。
[0009]優(yōu)選地，所述通用電路包括DSP電路、通信接口電路以及外部設(shè)備連接電路，DSP電路包括DSP芯片、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器，通信接口電路包括總線(xiàn)接口、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)、串行通信接口，外部設(shè)備連接電路包括顯示接口、控制面板接口，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、總線(xiàn)接口、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)、串行通信接口、顯示接口、控制面板接口都與DSP芯片連接。
[0010]優(yōu)選地，所述軸控制電路包括第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、D/A轉(zhuǎn)換電路、第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器，第一運(yùn)算放大器連接在第一乘法器和第二乘法器之間，第二乘法器、第三乘法器、第三運(yùn)算放大器、第四乘法器、D/A轉(zhuǎn)換電路依次串聯(lián)，第二運(yùn)算放大器與第三乘法器連接。
[0011]優(yōu)選地，所述三維位移傳感系統(tǒng)包括第一位移傳感器、第二位移傳感器、第三位移傳感器、第四位移傳感器、第五位移傳感器、第六位移傳感器、第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器、第五前置放大器、第六前置放大器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理電路、A/D變換電路、接口電路，第一位移傳感器與第一前置放大器連接，第二位移傳感器與第二前置放大器連接，第三位移傳感器與第三前置放大器連接，第四位移傳感器與第四前置放大器連接，第五位移傳感器與第五前置放大器連接，第六位移傳感器與第六前置放大器連接，第一前置放大器、第二前置放大器、第三前置放大器、第四前置放大器、第五前置放大器、第六前置放大器都與多路開(kāi)關(guān)連接，多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理電路、A/D變換電路、接口電路依次連接。
[0012]優(yōu)選地，所述手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人采用直線(xiàn)插補(bǔ)方法。
[0013]優(yōu)選地，所述手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人采用圓弧插補(bǔ)方法。
[0014]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明充分考慮了現(xiàn)有打磨機(jī)器人在示教學(xué)習(xí)上面存在的幾個(gè)不足，提出了以三維位移傳感系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制器相結(jié)合的控制系統(tǒng)，本發(fā)明在打磨機(jī)器人的末端安裝三維位移傳感系統(tǒng)，當(dāng)人手推動(dòng)三維位移傳感系統(tǒng)的時(shí)候，控制系統(tǒng)檢測(cè)到位移量和位移速度，此時(shí)經(jīng)過(guò)計(jì)算使得機(jī)器人的末端跟隨人手的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)了虛擬的機(jī)器人被手推動(dòng)的感覺(jué)，此方案穩(wěn)定可靠，造價(jià)低廉，很適合在目前國(guó)內(nèi)的制造業(yè)推行。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人的原理框圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中通用電路的電路圖。
[0017]圖3為本發(fā)明中軸控制電路的電路圖。
[0018]圖4為本發(fā)明中三維位移傳感系統(tǒng)的原理框圖。
[0019]圖5為本發(fā)明中六個(gè)位移傳感器的位置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明中離線(xiàn)編程系統(tǒng)的原理框圖。
[0021]圖7為本發(fā)明采用直線(xiàn)插補(bǔ)方法的流程圖。
[0022]圖8為本發(fā)明采用圓弧插補(bǔ)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明手推示教式五軸拋光打磨機(jī)器人包括計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、三維位移傳感系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器、反饋裝置、直流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)控制器、三維位移傳感系統(tǒng)都與計(jì)算機(jī)連接，三維位移傳感系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器、反饋裝置都與運(yùn)動(dòng)控制器連接，直流伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器都與反饋裝置連接，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與直流伺服電機(jī)連接，機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；計(jì)算機(jī)用于發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制指令、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)查詢(xún)并控制其他元件，三維傳感系統(tǒng)用于感應(yīng)人和機(jī)器人之間的位移，運(yùn)動(dòng)控制器接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制指令，完成關(guān)節(jié)軌跡規(guī)劃、反饋信號(hào)處理以及伺服計(jì)算，伺服驅(qū)動(dòng)放大器是將輸入指令信號(hào)同反饋裝置的反饋信號(hào)進(jìn)行比較、放