手推示教式五轴抛光打磨机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种手推示教式五轴抛光打磨机器人，其包括计算机、运动控制器、三维位移传感放大器、反馈装系统等，运动控制器、三维位移传感系统都与计算机连接，三维位移传感系统、伺服驱动置与运动控制器连接，直流伺服电机、伺服驱动放大器与反馈装置连接，机械传动机构与直流伺服电机连接，机器人关节机构与机械传动机构连接；计算机用于发出运动控制指令、参数设置、状态查询并控制其他元件，三维传感系统用于感应人和机器人之间的位移，运动控制器接收计算机发出的运动控制指令，完成关节轨迹规划、反馈信号处理以及伺服计算。本发明专利技术实现了虚拟的机器人被手推动的感觉，稳定可靠，造价低廉，很适合在目前国内的制造业推行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人，特别是涉及一种手推示教式五轴抛光打磨机器人。
技术介绍
目前国际上通行的打磨机器人示教方法基本上都是示教器操作占了绝对大多数，此方案简单易行，却不直观，虽然对于专业素养较好的技术工来说不难掌握，但是鉴于中国国情，现状下很多企业的操作者适应起来却有困难。针对这个问题，欧洲有人设计了一种关节力感应式的手推示教机器人，其原理是在伺服电机驱动器的力矩环上去感应判别，并且分离得到手推力矩，然后通过控制软件使得电机跟随手推运动，此方案从纯技术角度很完美的解决了手推示教的问题，但是其立足点是机器人关节的伺服电机驱动器技术，技术等级要求很高，制造成本非常高昂，而且维护调试技术难度极大，即便在欧美，也没有得到普及的应用。针对这个问题，国内的同行们设计了一种采用机械离合器配合编码器的简易方案，其原理是在机器人关节处加离合器，示教的时候松开离合器，这样关节就不被电机系统拖累，得到较为松弛的关节效果，然后用编码器去记忆当前关节的角度得到示教位置，此方案技术难度低，控制软件很容易实现，但是机械结构复杂，离合器故障率高，同时最为致命的缺点是，即便松开了离合器，机器人笨重的手臂依然让人手很难精准推动，在抛光打磨需要高刚性的场合更为不适用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种手推示教式五轴抛光打磨机器人，其采用三维位移传感系统和运动控制器等，实现了虚拟的机器人被手推动的感觉，稳定可靠，造价低廉，很适合在目前国内的制造业推行。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种手推示教式五轴抛光打磨机器人，所述手推示教式五轴抛光打磨机器人包括计算机、运动控制器、三维位移传感系统、伺服驱动放大器、反馈装置、直流伺服电机、机械传动机构、机器人关节机构，所述的运动控制器、三维位移传感系统与计算机连接，三维位移传感系统、伺服驱动放大器、反馈装置与运动控制器连接，直流伺服电机、伺服驱动放大器与反馈装置连接，机械传动机构与直流伺服电机连接，机器人关节机构与机械传动机构连接；计算机用于发出运动控制指令、参数设置、状态查询并控制其他元件，三维传感系统用于感应人和机器人之间的位移，运动控制器接收计算机发出的运动控制指令，完成关节轨迹规划、反馈信号处理以及伺服计算，伺服驱动放大器是将输入指令信号与反馈装置的反馈信号进行比较、放大和运算后，输出一个与偏差电压信号成比例的控制电流给直流伺服电机，反馈装置用于收集直流伺服电机的信息、伺服驱动放大器的状态信息并将反馈信号发给运动控制器，直流伺服电机用于驱动机械传动机构，机械传动机构用于控制机器人关节机构；三维位移传感系统通过比较装在机器人末端执行器上的测量体的相对位置参数的变化量，完成对机器人的重复位置精度检测。优选地，所述手推示教式五轴抛光打磨机器人还包括离线编程系统，离线编程系统与计算机连接，离线编程系统是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的几何模型，再利用规划算法，通过对图形的控制和操作，在离线的情况下进行轨迹规划。优选地，所述离线编程系统包括图形显示模块、三维建模模块、传感器仿真模块、运动学模块、编程处理模块，三维建模模块、传感器仿真模块、运动学模块、编程处理模块都与图形显示模块连接，三维建模模块与传感器仿真模块连接，运动学模块、传感器仿真模块都与编程处理模块连接；图形显示模块的功能包括对场景的管理、动画绘制以及仿真时钟控制；三维建模模块的功能是建立起机器人及其工作环境的三维模型，并为每个环境实体创建对象；传感器仿真模块是对物理传感器功能的模拟；编程处理模块主要解决机器人编程问题，包括文本编辑、编译、链接；运动学模块完成与运动学相关的计算，并根据机器人与环境的当前状态进行碰撞检测。优选地，所述运动控制器包括相互连接的通用电路和轴控制电路。优选地，所述通用电路包括DSP电路、通信接口电路以及外部设备连接电路，DSP电路包括DSP芯片、随机存取存储器、只读存储器，通信接口电路包括总线接口、动态随机存储、串行通信接口，外部设备连接电路包括显示接口、控制面板接口，随机存取存储器、只读存储器、总线接口、动态随机存储、串行通信接口、显示接口、控制面板接口都与DSP芯片连接。优选地，所述轴控制电路包括第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、D/A转换电路、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器，第一运算放大器连接在第一乘法器和第二乘法器之间，第二乘法器、第三乘法器、第三运算放大器、第四乘法器、D/A转换电路依次串联，第二运算放大器与第三乘法器连接。优选地，所述三维位移传感系统包括第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、第五位移传感器、第六位移传感器、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、多路开关、信号预处理电路、A/D变换电路、接口电路，第一位移传感器与第一前置放大器连接，第二位移传感器与第二前置放大器连接，第三位移传感器与第三前置放大器连接，第四位移传感器与第四前置放大器连接，第五位移传感器与第五前置放大器连接，第六位移传感器与第六前置放大器连接，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、第六前置放大器都与多路开关连接，多路开关、信号预处理电路、A/D变换电路、接口电路依次连接。优选地，所述手推示教式五轴抛光打磨机器人采用直线插补方法。优选地，所述手推示教式五轴抛光打磨机器人采用圆弧插补方法。本专利技术的积极进步效果在于:本专利技术充分考虑了现有打磨机器人在示教学习上面存在的几个不足，提出了以三维位移传感系统和运动控制器相结合的控制系统，本专利技术在打磨机器人的末端安装三维位移传感系统，当人手推动三维位移传感系统的时候，控制系统检测到位移量和位移速度，此时经过计算使得机器人的末端跟随人手的运动方向，实现了虚拟的机器人被手推动的感觉，此方案稳定可靠，造价低廉，很适合在目前国内的制造业推行。【附图说明】图1为本专利技术手推示教式五轴抛光打磨机器人的原理框图。图2为本专利技术中通用电路的电路图。图3为本专利技术中轴控制电路的电路图。图4为本专利技术中三维位移传感系统的原理框图。图5为本专利技术中六个位移传感器的位置结构示意图。图6为本专利技术中离线编程系统的原理框图。图7为本专利技术采用直线插补方法的流程图。图8为本专利技术采用圆弧插补方法的流程图。【具体实施方式】下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术手推示教式五轴抛光打磨机器人包括计算机、运动控制器、三维位移传感系统、伺服驱动放大器、反馈装置、直流伺服电机、机械传动机构、机器人关节机构，运动控制器、三维位移传感系统都与计算机连接，三维位移传感系统、伺服驱动放大器、反馈装置都与运动控制器连接，直流伺服电机、伺服驱动放大器都与反馈装置连接，机械传动机构与直流伺服电机连接，机器人关节机构与机械传动机构连接；计算机用于发出运动控制指令、参数设置、状态查询并控制其他元件，三维传感系统用于感应人和机器人之间的位移，运动控制器接收计算机发出的运动控制指令，完成关节轨迹规划、反馈信号处理以及伺服计算，伺服驱动放大器是将输入指令信号同反馈装置的反馈信号进行比较、放当前第1页1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手推示教式五轴抛光打磨机器人，其特征在于，所述手推示教式五轴抛光打磨机器人包括计算机、运动控制器、三维位移传感系统、伺服驱动放大器、反馈装置、直流伺服电机、机械传动机构、机器人关节机构，所述的运动控制器、三维位移传感系统与计算机连接，三维位移传感系统、伺服驱动放大器、反馈装置与运动控制器连接，直流伺服电机、伺服驱动放大器与反馈装置连接，机械传动机构与直流伺服电机连接，机器人关节机构与机械传动机构连接；计算机用于发出运动控制指令、参数设置、状态查询并控制其他元件，三维传感系统用于感应人和机器人之间的位移，运动控制器接收计算机发出的运动控制指令，完成关节轨迹规划、反馈信号处理以及伺服计算，伺服驱动放大器是将输入指令信号与反馈装置的反馈信号进行比较、放大和运算后，输出一个与偏差电压信号成比例的控制电流给直流伺服电机，反馈装置用于收集直流伺服电机的信息、伺服驱动放大器的状态信息并将反馈信号发给运动控制器，直流伺服电机用于驱动机械传动机构，机械传动机构用于控制机器人关节机构；三维位移传感系统通过比较装在机器人末端执行器上的测量体的相对位置参数的变化量，完成对机器人的重复位置精度检测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈必华，
申请(专利权)人：苏州安柯那智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32