一种六轴轻载工业机器人控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种六轴轻载工业机器人控制方法及装置，其包括以下步骤：(1)设置底座，于底座上设置六轴连动机构；(2)设置与六轴连动机构电连接的控制箱，于控制箱内设置控制卡板；(3)于控制卡板上设置人机交互模块、数据采集模块、中央处理模块和执行模块；(4)于所述中央处理模块内嵌入有控制算法；各个模块进行初始化，所述人机交互模块，接收人工输入控制参数，数据采集模块采集各个电机转速信息，各轴的旋转及摆动角度，并将采集到的信号传输至中央处理模块，由中央处理模块中所嵌入的控制算法，对各轴的运动轨迹进行规划，然后由执行模块输出电机运行参数，从而实现对六轴工业机器人的控制。

Six axis light load industrial robot control method and device

The invention discloses a light load of six axis industrial robot control method and device, which comprises the following steps: (1) setting the base, on the base set of six axis linkage mechanism; (2) setting the control box is connected with the six axis linkage mechanism of the electric control box is provided, on the control board; (3) to control board set the human-computer interaction module, data acquisition module, central processing module and execution module; (4) to the central processing module is embedded into the control algorithm; each module is initialized, the human-computer interaction module, receiving input control parameters, data acquisition module to collect all the information of motor speed, rotation and swing angle the axis, and the collected signal is transmitted to the central processing module, a central processing control algorithm embedded in the module, plan the trajectory of each axis, and then by the execution module Output motor operation parameters, so as to realize the control of six axis industrial robot.

【技术实现步骤摘要】
一种六轴轻载工业机器人控制方法及装置
本专利技术涉及工业机器人领域，具体涉及一种可重构模块化设计的六轴轻载工业机器人控制方法，及实施该方法的装置。
技术介绍
从21世纪初开始，受技术快速发展、人力成本不断上升、生产效率要求进一步提高等因素影响，全球工业机器人将迎来更为广阔的发展空间和更高的发展速度。对工业机器人的需求，已从汽车及汽车周边行业扩展到电子、医疗、食品、服务等众多行业。在区域分布上，随着亚洲地区制造业的发展，各项产业对于工业机器人的需求量增加，使得工业机器人市场需求逐渐由欧美地区转移到亚洲地区。我国工业机器人市场已呈现出蓬勃发展的态势。从2010年开始我国工业机器人需求量激增，但目前我国新增工业机器人中超过70％依赖国外进口。外资品牌占据了国内绝对的市场份额，像发那科、安川、ABB、库卡等外资品牌在中国的市场占有率高达90％！这样的背景之下，对于我国工业机器人产业而言，可以说是既有机遇又有困难。就目前情况看来，国内的工业机器人厂商需要面对以下问题：控制精度差，长时间使用后运行精度降低，不能有效的进行补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种可重构模块化设计的六轴轻载工业机器人控制方法，及实施该方法的装置，解决现有六轴工业机械手定位精度差，使用寿命短的问题。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种六轴轻载工业机器人的控制方法，其包括以下步骤：(1)设置底座，于底座上设置六轴连动机构；所述六轴连动机构包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和第六轴，其中所述第一轴设于底座上，第二轴通过第一连接件固定在第一轴上，所述第三轴与第二轴通过第一连杆相互连接，所述第四轴通过拐角连杆固定于第三轴上，所述第五轴和第六轴依次设于第四轴前部；(2)设置与六轴连动机构电连接的控制箱，于控制箱内设置控制卡板；(3)于控制卡板上设置人机交互模块、数据采集模块、中央处理模块和执行模块；(4)于所述中央处理模块内嵌入有控制算法，所述控制算法包括：其中：L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为第一轴至第六轴尺寸，Kp为系统比例增益，Ki为积分项系数，Kd＝Kp*Td，Td为微分时间，u(t)为控制输出量；(5)上电工作，各个模块进行初始化，所述人机交互模块，接收人工输入控制参数，数据采集模块采集各个电机转速信息，各轴的旋转及摆动角度，并将采集到的信号传输至中央处理模块，由中央处理模块中所嵌入的控制算法，对各轴的运动轨迹进行规划，然后由执行模块输出电机运行参数，数据采集模块同时采集各个电机的实时运行状态，中央处理模块通过对比预先设定的轨迹，实时做出插值调整，从而实现对六轴工业机器人的控制。所述第一轴为中空圆柱体结构，于该中空圆柱体结构内部设有第一轴伺服电机。所述第一连杆两端设有圆形通槽，且下端圆形通槽直径大于上端圆形通槽直径，所述第二轴设于下端圆形通槽内，所述第三轴设于上端圆形通槽内；第一连杆中部设有加强筋结构。所述拐角连杆呈“7”型结构，于拐角连杆下部设有弧形拐角，所述第三轴固定于该弧形拐角内，所述弧形拐角上部中空，所述第四轴设于该中空内。所述第二轴为旋转关节结构，其包括基座，于基座上部设有第二轴上外壳，第二轴下外壳，第二轴伺服电机和第二轴谐波减速机，其中所述第二轴下外壳与第二轴上外壳形成空腔，所述第二轴谐波减速机设于该空腔内，并与所述第二轴伺服电机相连接。所述第四轴为移动关节结构，其包括第四轴上外壳，第四轴下外壳，第四轴伺服电机和第四轴谐波减速机，其中所述第四轴下外壳与第四轴上外壳形成空腔，所述第四轴伺服电机和第四轴谐波减速机设于该空腔内，且第四轴伺服电机与第四轴谐波减速机相互连接；将电机的转动用螺旋副转化为沿其自身轴线的往复移动。所述第六轴为回转关节结构，其呈圆柱体结构，其包括第六轴上外壳，第六轴下外壳，第六轴伺服电机和第六轴谐波减速机，其中所述第六轴下外壳与第六轴上外壳形成空腔，所述第六轴伺服电机和第六轴谐波减速机设于该空腔内，且第六轴伺服电机与第六轴谐波减速机相互连接。一种实施所述控制方法的装置，其包括底座，设于底座上的六轴连动机构，以及控制六轴连动机构运动的控制箱，所述六轴连动机构包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和第六轴，其中所述第一轴设于底座上，第二轴通过第一连接件固定在第一轴上，所述第三轴与第二轴通过第一连杆相互连接，所述第四轴通过拐角连杆固定于第三轴上，所述第五轴和第六轴依次设于第四轴前部；所述控制箱设有控制卡板，于卡板上设有工业机器人控制模块，该控制模块包括人机交互模块、数据采集模块、中央处理模块和执行模块，所述中央处理模块内嵌入有控制算法，该控制算法包括：其中：L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为第一轴至第六轴尺寸，Kp为系统比例增益，Ki为积分项系数，Kd＝Kp*Td，Td为微分时间，u(t)为控制输出量。所述第一轴为中空圆柱体结构，于该中空圆柱体结构内部设有第一轴伺服电机；所述第一连杆两端设有圆形通槽，且下端圆形通槽直径大于上端圆形通槽直径，所述第二轴设于下端圆形通槽内，所述第三轴设于上端圆形通槽内；第一连杆中部设有加强筋结构；所述拐角连杆呈“7”型结构，于拐角连杆下部设有弧形拐角，所述第三轴固定于该弧形拐角内，所述弧形拐角上部中空，所述第四轴设于该中空内。所述第二轴为旋转关节结构，其包括基座，于基座上部设有第二轴上外壳，第二轴下外壳，第二轴伺服电机和第二轴谐波减速机，其中所述第二轴下外壳与第二轴上外壳形成空腔，所述第二轴谐波减速机设于该空腔内，并与所述第二轴伺服电机相连接；所述第四轴为移动关节结构，其包括第四轴上外壳，第四轴下外壳，第四轴伺服电机和第四轴谐波减速机，其中所述第四轴下外壳与第四轴上外壳形成空腔，所述第四轴伺服电机和第四轴谐波减速机设于该空腔内，且第四轴伺服电机与第四轴谐波减速机相互连接；将电机的转动用螺旋副转化为沿其自身轴线的往复移动；所述第六轴为回转关节结构，其呈圆柱体结构，其包括第六轴上外壳，第六轴下外壳，第六轴伺服电机和第六轴谐波减速机，其中所述第六轴下外壳与第六轴上外壳形成空腔，所述第六轴伺服电机和第六轴谐波减速机设于该空腔内，且第六轴伺服电机与第六轴谐波减速机相互连接。本专利技术的有益效果是：通过可重构模块化精良的结构设计优化，使得结构紧凑简单，并保证了足够的刚性，达到5㎏的负载能力。主要零件选用了优质的铝合金材料，其关键零件都有设计开模，形成模组化设计，使得定位精度更高。在第六轴采用长方体倒圆角结构，在旋转摩擦处增加了其刚性；采用第一连杆连接第二轴和第三轴，采取开模且中间加强筋结构，既保证刚度稳定，同时也降低了成本。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为第二轴剖视图；图3为第四轴剖视图；图4为第六轴剖视图；图5为拐角连杆结构示意图；图6为第一连杆结构示意图；图7为本专利技术电机驱动电路图。图中：1.底座2.第一轴3.第二轴4.第三轴5.第四轴6.第五轴7.第六轴8.第一连接件9.第一连杆10.拐角连杆11.圆形通槽12.弧形拐角13.基座14.第二轴上外壳15.第二轴下外壳16.第二轴伺服电机17.第二轴谐波减速机18.第四轴上外壳19.第四轴下外壳20.第四轴伺服电机21.第四轴谐波减速机22.第六轴上外壳23.第六轴下外壳24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六轴轻载工业机器人控制方法及装置，其特征在于，其包括以下步骤：(1)设置底座，于底座上设置六轴连动机构；所述六轴连动机构包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和第六轴，其中所述第一轴设于底座上，第二轴通过第一连接件固定在第一轴上，所述第三轴与第二轴通过第一连杆相互连接，所述第四轴通过拐角连杆固定于第三轴上，所述第五轴和第六轴依次设于第四轴前部；(2)设置与六轴连动机构电连接的控制箱，于控制箱内设置控制卡板；(3)于控制卡板上设置人机交互模块、数据采集模块、中央处理模块和执行模块；(4)于所述中央处理模块内嵌入有控制算法，所述控制算法包括：其中：L

【技术特征摘要】
1.一种六轴轻载工业机器人控制方法及装置，其特征在于，其包括以下步骤：(1)设置底座，于底座上设置六轴连动机构；所述六轴连动机构包括第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴和第六轴，其中所述第一轴设于底座上，第二轴通过第一连接件固定在第一轴上，所述第三轴与第二轴通过第一连杆相互连接，所述第四轴通过拐角连杆固定于第三轴上，所述第五轴和第六轴依次设于第四轴前部；(2)设置与六轴连动机构电连接的控制箱，于控制箱内设置控制卡板；(3)于控制卡板上设置人机交互模块、数据采集模块、中央处理模块和执行模块；(4)于所述中央处理模块内嵌入有控制算法，所述控制算法包括：其中：L1、L2、L3、L4、L5、L6分别为第一轴至第六轴尺寸，Kp为系统比例增益，Ki为积分项系数，Kd＝Kp*Td，Td为微分时间，u(t)为控制输出量；(5)上电工作，各个模块进行初始化，所述人机交互模块，接收人工输入控制参数，数据采集模块采集各个电机转速信息，各轴的旋转及摆动角度，并将采集到的信号传输至中央处理模块，由中央处理模块中所嵌入的控制算法，对各轴的运动轨迹进行规划，然后由执行模块输出电机运行参数，数据采集模块同时采集各个电机的实时运行状态，中央处理模块通过对比预先设定的轨迹，实时做出插值调整，从而实现对六轴工业机器人的控制。2.根据权利要求1所述的六轴轻载工业机器人的控制方法，其特征在于，所述第一轴为中空圆柱体结构，于该中空圆柱体结构内部设有第一轴伺服电机。3.根据权利要求1所述的六轴轻载工业机器人的控制方法，其特征在于，所述第一连杆两端设有圆形通槽，且下端圆形通槽直径大于上端圆形通槽直径，所述第二轴设于下端圆形通槽内，所述第三轴设于上端圆形通槽内；第一连杆中部设有加强筋结构。4.根据权利要求1所述的六轴轻载工业机器人的控制方法，其特征在于，所述拐角连杆呈“7”型结构，于拐角连杆下部设有弧形拐角，所述第三轴固定于该弧形拐角内，所述弧形拐角上部中空，所述第四轴设于该中空内。5.根据权利要求1所述的六轴轻载工业机器人的控制方法，其特征在于，所述第二轴为旋转关节结构，其包括基座，于基座上部设有第二轴上外壳，第二轴下外壳，第二轴伺服电机和第二轴谐波减速机，其中所述第二轴下外壳与第二轴上外壳形成空腔，所述第二轴谐波减速机设于该空腔内，并与所述第二轴伺服电机相连接。6.根据权利要求1所述的六轴轻载工业机器人的控制方法，其特征在于，所述第四轴为移动关节结构，其包括第四轴上外壳，第四轴下外壳，第四轴伺服电机和第四轴谐波减速机，其中所述第四轴下外壳与第四轴上外壳形成空腔，所述第四轴伺服电机和第四轴谐波减速机设于该空腔内，且第四轴伺服电机与第四轴谐波减速机相互连接；将电机的转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹荣造，
申请(专利权)人：广东伯朗特智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44