The invention discloses an open reconfigurable modular industrial robot intelligent reconstruction system has the advantages of simple structure, low cost, small volume, high openness, long service life, low power consumption, can be effective for reconfigurable modular robot configuration selection and recombination control, improve the portability and practicality of terminal the lower user cost to upgrade, enhance the user experience. At the same time, the invention also provides a method for reconstruction of control system, the method is simple and easy to operate, high accuracy, can be very good to meet the needs of flexible production line production rapid reorganization, the relative recombination, the independence of the system is easy to extend and customize, improve reliability and maintainability, easy system upgrade joint, intelligent modules can realize the distributed control of each joint conveniently.
【技术实现步骤摘要】
一种模块化工业机器人重构系统及其控制方法
本专利技术涉及机器人控制领域,具体涉及一种模块化工业机器人重构系统及其控制方法。
技术介绍
模块化工业机器人具有灵活性高、功能强大、适应性强、结构稳定且多变等特点,是现代机器人控制系统发展的一个前沿命题,其基本设计思想是适应柔性生产线要求,根据相关原则把机器人合理划分为相对独立的可重构模块,由柔性生产线决定机器人的最终结构。可重构模块化机器人具有广泛的适应性和便捷的可重构性,在敏捷制造系统、柔性制造系统、小批量多功能生产线、军事、航天、核废料处理、极限环境中作业等领域具有很大的发展前景和应用潜力。虽然在工业机器人研究领域可重构模块化设计思想被广泛认同,但是实际应用中鲜有完善的可重构模块化机器人应用,其原因在于缺少一种能够通过合理划分执行机构与连接机构来快速构造符合使用要求的机器人重构控制方法,同时缺少相应的机器人运动学与动力学模型建立与求解算法,难以为机器人运动轨迹规划与控制系统开发提供模型与数据支撑。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的不足,本专利技术的目的是要提供一种开放式模块化智能工业机器人重构系统,其模块可重组性、独立性使系统易于扩展和定制,同时可便捷实现各关节模块的分布式控制,易于系统的升级。为了实现上述目的,本专利技术技术方案如下:一种模块化工业机器人重构系统,其特征在于系统包括:上位机、通信单元、机器人本体、嵌入式多轴运动控制器单元、端口扩展单元、底层采集单元、示教器单元、安保单元、执行单元以及电源管理单元;其中,通过端口扩展单元分别与所述底层采集单元、示教器单元以及执行单元连接的嵌入式多轴控制器单元还与所 ...
【技术保护点】
一种模块化工业机器人重构系统,其特征在于系统包括:上位机、通信单元、机器人本体、嵌入式多轴运动控制器单元、端口扩展单元、底层采集单元、示教器单元、安保单元、执行单元以及电源管理单元;其中,通过端口扩展单元分别与所述底层采集单元、示教器单元以及执行单元连接的嵌入式多轴控制器单元还与所述安全保障单元连接,并通过通信单元与所述机器人本体通信并与上位机进行实施数据交互;所述执行单元连接于机器人本体以驱动机器人本体的动作;开始时,上位机根据实验任务及工程要求自动生成机器人重构方案并对生成的重构方案进行评价,同时通过通信单元与嵌入式多轴运动控制器单元通信以控制机器人本体与底层采集单元相应的功能模块经过执行单元组合连接以满足对机器人的功能要求;随后,所述嵌入式多轴运动控制器单元根据机器人重构方案将各模块依次组合,并对重构机器人进行路径规划和轨迹规划以实现对重构机器人的精确控制。
【技术特征摘要】
1.一种模块化工业机器人重构系统,其特征在于系统包括:上位机、通信单元、机器人本体、嵌入式多轴运动控制器单元、端口扩展单元、底层采集单元、示教器单元、安保单元、执行单元以及电源管理单元;其中,通过端口扩展单元分别与所述底层采集单元、示教器单元以及执行单元连接的嵌入式多轴控制器单元还与所述安全保障单元连接,并通过通信单元与所述机器人本体通信并与上位机进行实施数据交互;所述执行单元连接于机器人本体以驱动机器人本体的动作;开始时,上位机根据实验任务及工程要求自动生成机器人重构方案并对生成的重构方案进行评价,同时通过通信单元与嵌入式多轴运动控制器单元通信以控制机器人本体与底层采集单元相应的功能模块经过执行单元组合连接以满足对机器人的功能要求;随后,所述嵌入式多轴运动控制器单元根据机器人重构方案将各模块依次组合,并对重构机器人进行路径规划和轨迹规划以实现对重构机器人的精确控制。2.根据权利要求1所述的模块化工业机器人重构系统,其特征在于所述底层采集单元包括但不限于超声波传感器模块、激光轮廓采集器模块、线性CCD模块、压力传感器模块、气压传感器模块、陀螺仪模块。3.根据权利要求1所述的模块化工业机器人重构系统,其特征在于所述安保单元包括用以实现机器人本体平稳减速的减速器模块以及用于限定机器人本体运动范围的限位器模块。4.根据权利要求1所述的模块化工业机器人重构系统,其特征在于所述执行单元包括电机驱动模块以及伺服电机模块。5.一种基于权利要求1所述模块化工业机器人重构系统的模块化工业机器人重构方法,其特征在于步骤包括:步骤1、针对重构机器人进行功能需求分析,并生成重组机器人构建模型,并对模型进行进一步评价分析以保证生成符合功能要求的机器人构型;步骤2、进行重构机器人自适应运动学分析,建立并求解可重构机器人的运动学一般模型,满足机器人构型运动学要求;步骤3、进行重构机器人自适应动力学分析,建立重构机器人本体动力学分析构型的一般模型,并给出构型的可行解,实现不同自由度和构型的机器人本体动力学的快速分析;步骤4、对重构机器人进行路径规划与轨迹规划,执行基于改进遗传算法的路径规划算法和基于改进的神经网络算法的轨迹规划算法,以实时快速的针对不同应用场合规划路径和轨迹。6.根据权利要求5所述的模块化工业机器人重构方法,其特征在于还包括数据校正与轨迹更新调节器的设计,包括:将实际运动数据与预定运动数据进行误差分析,如果误差在0.1%以下,则进行微调,否则发出报警,进行人工检查;更新下一阶段的任务轨迹,并进行可行性规划。7.根据权利要求5所述的模块化工业机器人重构方法,其特征在于所述步骤1包括如下步骤:S11:根据作业任务需求确定机器人本体的自由度、各个杆件的尺寸、伺服电机的...
【专利技术属性】
技术研发人员:王振华,薛严冰,孙克争,周雪峰,许琳娜,
申请(专利权)人:大连交通大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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