一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统，所述的控制系统包括主站控制计算机和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器、PLC控制器、图像采集模块、无线传输模块和ARM控制器，DSP芯片控制器和ARM控制器均与主站控制计算机通信连接，DSP芯片控制器与ARM控制器之间通信连接，四台稀土永磁无刷直流伺服电机均与DSP芯片控制器通信连接，多个避障位移传感器、定位传感器S5、加速度传感器A1、加速度传感器A2和加速度传感器A3均与所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信连接。本发明专利技术的轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统计算速度快，使关节机器人手臂转向灵活、动作稳定精确，便于无线监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统, 属于装配作业的四关节机器人手臂应用领域。
技术介绍
在工业生产中,工业机器人可以代替人类做一些比较单调、比较频繁和重复率较高的长时间作业，或是在危险、恶劣环境下的作业，一般用作搬取零件和装配工作，在微电子制造业、塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域得到广泛的应用，它对于提高生产自动化水平、劳动生产率和经济效益、保证产品质量、保障人身安全、改善劳动环境，减轻劳动强度、节约原材料消耗以及降低生产成本等有着十分重要的意义。SCARA工业机器人即装配作业的机器人手臂是一种圆柱坐标型的工业机器人，它依靠旋转关节大臂和小臂来实现X-Y平面内的快速定位，依靠一个手腕移动关节和一个手腕旋转关节在Z方向上做伸缩和旋转运动，其具有四个运动自由度，该系列的操作手在其动作空间的四个方向具有有限刚度，而在剩下的其余两个方向上具有无限大刚度。这种结构特性使得SCARA机器人擅长从一点抓取物体，然后快速的安放到另一点，因此SCARA机器人在自动装配生产线上得到了广泛的应用。SCARA机器人结构紧凑、动作灵活，速度快、位置精度高，它的使用大大提高了机器人对复杂装配任务的适应性，同时也降低了成本，提高了工作空间利用率。SCARA关节机器人在搬运货物过程中要时刻判断主控制器输入的位置参数，并判断周围的环境时刻避障，然后由运动控制器反复控制其精确的加速和减速进行搬运货物，稍微的误差累计就有可能在多回合运动中导致运输失败。国内对SCARA机器人的使用虽然有几十年，但是由于国内工业机器人发展起步比较晚，受较多关键技术的影响，SCARA机器人的发展也受所影响，传统的机器人原理如图1所示，在长期使用期间出现众多问题：（1）在SCARA机器人进行零位置归位时，或者是机器人复位时，均依靠人工目测的方式，使得机器人的零位置设定有误。（2）虽然永磁直流伺服电机较直流电机、步进电机功能有所提高，但是普通永磁直流伺服电机为有刷结构，因存在集电环炭刷结构，在电机运行时产生火花，特别是在高速时将产生严重的环火，产生无线电干扰，不适合高速旋转，不适合运用于带载运行的SCARA机器人。（3）永磁直流伺服电机为有刷结构，集电环和碳刷之间直接接触且高速相对运动，这种机械结构使得有机械摩擦存在，产生较大的机械噪声，使得SCARA机器人的噪声污染增大。（4）永磁直流伺服电机为有刷结构，需要定期更换炭刷，电机只能采用开启式防护形式，并且有刷直流电机效率低，不适合运用于带载运行的SCARA机器人。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统，该轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统计算速度快，使关节机器人手臂转向灵活、动作稳定精确、体积小巧，性能稳定，噪声低，便于无线监控。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统，所述关节机器人采用稀土永磁无刷直流伺服电机X驱动机器人大臂旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机Y驱动机器人小臂旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机Z驱动机器人手腕旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机R驱动机器人手腕升降运动，所述机器人大臂上安装有避障位移传感器S1、避障位移传感器S2和加速度传感器A1，所述机器人小臂上安装有避障位移传感器S3、避障位移传感器S4和加速度传感器A2，所述机器人手腕上安装有定位传感器S5和加速度传感器A3，所述的控制系统包括主站控制计算机和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器、PlC控制器、图像采集模块、无线传输模块和ARM控制器，所述图像采集模块与无线传输模块之间通信连接，所述DSP芯片控制器和PlC控制器均与所述主站控制计算机通信连接，所述DSP芯片控制器与ARM控制器通信连接，所述无线传输模块和ARM控制器通信连接，所述PlC控制器与ARM控制器通信连接，所述稀土永磁无刷直流伺服电机X、稀土永磁无刷直流伺服电机Y、稀土永磁无刷直流伺服电机Z和稀土永磁无刷直流伺服电机R均与所述DSP芯片控制器通信连接，所述避障位移传感器S1、避障位移传感器S2、避障位移传感器S3、避障位移传感器S4、定位传感器S5、加速度传感器A1、加速度传感器A2和加速度传感器A3均同时与所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信连接。在本专利技术一个较佳实施例中，还包括为所述关节机器人和控制系统提供电源的主电源和备用电源，所述关节机器人中的各个所述电机和传感器以及控制系统中的控制器均与所述主电源和/或备用电源电性连接。在本专利技术一个较佳实施例中，所述稀土永磁无刷直流伺服电机X、稀土永磁无刷直流伺服电机Y、稀土永磁无刷直流伺服电机Z和稀土永磁无刷直流伺服电机R上匀设置有光电编码器，所述光电编码器与所述DSP芯片控制器电性连接。在本专利技术一个较佳实施例中，所述图像采集模块为CCD摄像头组件。在本专利技术一个较佳实施例中，所述图像采集模块内设置有解码芯片。在本专利技术一个较佳实施例中，所述机器人大臂上安装有磁电传感器EM1，所述机器人小臂上安装有磁电传感器EM2，所述机器人手腕上安装有磁电传感器EM3和EM4，所述磁电传感器EM1、磁电传感器EM2、磁电传感器EM3和EM4均与所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术的轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统计算速度快，使关节机器人手臂转向灵活、动作稳定精确、体积小巧，性能稳定，系统抗干扰能力强，噪声低，便于无线监控。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为传统SCARA机器人控制器原理图；图2为基于四轴稀土永磁无刷直流伺服电机SCARA机器人二维结构图；图3为基于三核四轴稀土永磁无刷直流伺服电机SCARA机器人控制器原理图；图4为基于三核四轴稀土永磁无刷直流伺服电机SCARA机器人程序框图；图5为基于三核四轴稀土永磁无刷直流伺服电机运动原理图；图6为四轴电机加减速曲线图；图7为本专利技术的轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统结构示意图。附图中各部件的标记如下：1、主站控制计算机，2、控制器，3、DSP芯片控制器，4、ARM控制器，5、主电源，6、备用电源，7、稀土永磁无刷直流伺服电机X，8、稀土永磁无刷直流伺服电机Y，9、稀土永磁无刷直流伺服电机Z，10、稀土永磁无刷直流伺服电机R，11、光电编码器，12、避障位移传感器S1，13、避障位移传感器S2，14、避障位移传感器S3，15、避障位移传感器S4，16、定位传感器S5，17、加速度传感器A1，18、加速度传感器A2，19、加速度传感器A3，20、PLC控制器，21、磁电传感器EM1，22、磁电传感器EM2,23、磁电传感器EM3,24、磁电传感器EM4，25、无线传输模块，26、图像采集模块，27、解码芯片。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统，其特征在于，所述关节机器人采用稀土永磁无刷直流伺服电机X驱动机器人大臂旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机Y驱动机器人小臂旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机Z驱动机器人手腕旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机R驱动机器人手腕升降运动，所述机器人大臂上安装有避障位移传感器S1、避障位移传感器S2和加速度传感器A1，所述机器人小臂上安装有避障位移传感器S3、避障位移传感器S4和加速度传感器A2，所述机器人手腕上安装有定位传感器S5和加速度传感器A3，所述的控制系统包括主站控制计算机和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器、PlC控制器、图像采集模块、无线传输模块和ARM控制器，所述图像采集模块与无线传输模块之间通信连接，所述DSP芯片控制器和PlC控制器均与所述主站控制计算机通信连接，所述DSP芯片控制器与ARM控制器通信连接，所述无线传输模块和ARM控制器通信连接，所述PlC控制器与ARM控制器通信连接，所述稀土永磁无刷直流伺服电机X、稀土永磁无刷直流伺服电机Y、稀土永磁无刷直流伺服电机Z和稀土永磁无刷直流伺服电机R均与所述DSP芯片控制器通信连接，所述避障位移传感器S1、避障位移传感器S2、避障位移传感器S3、避障位移传感器S4、定位传感器S5、加速度传感器A1、加速度传感器A2和加速度传感器A3均同时与所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信连接。...

【技术特征摘要】
1.一种轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统，其特征在于，所述关节机器人采用稀土永磁无刷直流伺服电机X驱动机器人大臂旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机Y驱动机器人小臂旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机Z驱动机器人手腕旋转运动、采用稀土永磁无刷直流伺服电机R驱动机器人手腕升降运动，所述机器人大臂上安装有避障位移传感器S1、避障位移传感器S2和加速度传感器A1，所述机器人小臂上安装有避障位移传感器S3、避障位移传感器S4和加速度传感器A2，所述机器人手腕上安装有定位传感器S5和加速度传感器A3，所述的控制系统包括主站控制计算机和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器、PlC控制器、图像采集模块、无线传输模块和ARM控制器，所述图像采集模块与无线传输模块之间通信连接，所述DSP芯片控制器和PlC控制器均与所述主站控制计算机通信连接，所述DSP芯片控制器与ARM控制器通信连接，所述无线传输模块和ARM控制器通信连接，所述PlC控制器与ARM控制器通信连接，所述稀土永磁无刷直流伺服电机X、稀土永磁无刷直流伺服电机Y、稀土永磁无刷直流伺服电机Z和稀土永磁无刷直流伺服电机R均与所述DSP芯片控制器通信连接，所述避障位移传感器S1、避障位移传感器S2、避障位移传感器S3、避障位移传感器S4、定位传感器S5、加速度传感器A1、加速度传感器A2和加速度传感器A3均同时与所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信连接。2.根据权利要求1所述的轻载无线传输三核常速关节机器人控制系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张好明，
申请(专利权)人：江苏若博机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32