一种精密机器人控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种精密机器人控制系统。所述精密机器人控制系统包括：光电编码器，红外摄像机，红外标记点，电流取样电路，压电传感器以及控制器。所述光电编码器用于检测所述机器臂之间的相对转动角度；所述红外摄像机设置在所述机器人基座上。所述红外标记点设置在所述机器臂的外表面。所述电流取样电路用于获取电机的电流变化信号。所述压电传感器用于获取正对传感器方向上的压力变化。所述控制器分别与上述功能模块连接，控制电机运行。该控制系统可以通过红外标记点和红外摄像机额外提供的数据信息辅助确定当前机器臂在空间中的位置信息和姿态，有效的缩减的工业机器人的制造成本和难度。

【技术实现步骤摘要】
一种精密机器人控制系统
本技术涉及机器人
，尤其涉及一种精密机器人控制系统。
技术介绍
工业机器人是由机器人和周边设备、工具组成的一套自动化作业系统。随着社会的不断发展，由于机器人具有可长时间工作、重复性好等的优势，工业机器人开始广泛的在工业化生产中应用。现有的工业机器人通常是多轴的机械臂。其主要由齿轮箱以及相应的动力系统组成。在控制系统的控制下，令机器臂执行相应的动作从而完成生产。在实现本技术的过程中，申请人发现现有技术中存在如下问题：为了更便于进行机器动作的学习以及进行更精密的工作，通常需要工业机器人具有相应的力量跟随功能。亦即能够根据对于外界施加的力量作出正确的反馈。例如，在人手的牵引下进行相应的动作。为了实现这一功能，感知机器臂受到的力矩是非常重要的一部分。在现有的工业机器人中，通常会使用相应的六轴力矩传感器来获取相应的力矩数据。但是，在每个轴上均安装这样的六轴力矩传感器需要付出非常高昂的成本。现有还有一些使用对电机电流等检测方式，间接测试每个机器臂受到的力矩的作用。但是这样又会降低了检测的精度，可能需要较长的反馈时间。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，本技术目的旨在提供一种精密机器人控制系统，其解决了现有的精密机器人控制系统在实现力量跟踪时，实现成本较高的问题。本技术实施例提供一种精密机器人控制系统，应用于由机器人基座和多轴机器臂组成的精密机器人中。所述精密机器人控制系统包括：光电编码器，所述光电编码器设置相邻的机器臂上，用于检测所述机器臂之间的相对转动角度；红外摄像机，所述红外摄像机设置在所述机器人基座上，跟随所述多轴机器臂转动；红外标记点，所述红外标记点设置在所述机器臂的外表面；电流取样电路，所述电流取样电路与驱动多轴机器臂的电机连接，获取电机的电流变化信号；压电传感器，所述压电传感器通过万向环固定在所述机器臂的一端，用于获取正对传感器方向上的压力变化；控制器，所述控制器分别与所述光电编码器、红外摄像机、电流取样电路以及压电传感器连接，并输出相应的控制信号至所述电机。可选地，所述控制器包括：位置控制单元、力矩控制单元以及主控制单元；所述红外摄像机以及光编码器与位置自控制单元连接，所述电流取样电路以及压电传感器与力矩控制单元连接；所述位置控制单元和所述力矩控制单元以并行传输方式，与所述主控制单元连接。可选地，所述光电编码器为绝对型光电编码器；所述光电编码器的码盘设置在机器臂相接的一面，为二进制形式码盘。可选地，所述红外摄像机设置在所述机器人基座的外表面，具有预定的拍摄频率。可选地，所述红外标记点具有相互独立的标记信息，沿预定的间隔绕所述机器臂的外表面设置。可选地，所述万向环上还设置有伺服电机；所述控制器与所述伺服电机连接，控制所述万向环的转动方向。可选地，所述控制系统还包括至少一个网络接口；所述网络接口与所述控制器连接，用于建立数据传输通道。可选地，所述网络接口为总线接口或者无线网络接口。可选地，所述控制系统还包括电源管理电路；所述电源管理电路与所述精密机器人的供电电源连接，具有至少两个电压输出端口。可选地，所述控制系统还包括用于显示当前机器臂运行轨迹的显示器；所述显示器设置在所述基座上，与所述控制器连接。在本技术实施例中，控制系统可以通过红外标记点和红外摄像机额外提供的数据信息辅助确定当前机器臂在空间中的位置信息和姿态。因此，只需要使用简单的压电传感器即可完成上述的力矩跟随功能，不需要使用昂贵的六轴力矩传感器，从而有效的缩减的工业机器人的制造成本和难度。附图说明图1是本技术实施例提供的控制系统的结构示意图；图2是本技术实施例提供的控制器的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施方式，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。为了方便说明并且理解本技术的技术方案，以下说明所使用的方位词均以附图所展示的方位为准。本技术实施例中提供的精密机器人是指具有多个轴的机器臂，例如3轴、4轴或者5轴机器臂。这些机器臂相互之间由齿轮箱连接，每个机器臂都作为一个轴，与其连接的机器臂可以绕轴向方向转动，从而实现整个机器臂在整个立体空间内的全范围运动。相邻的机器臂之间可以相对转动，最末端的机器臂通常可以固定设置有各种不同类型的工装或者夹具，用于完成相应的加工或者装配工序。这些机器臂在生产厂房中，通常通过基座固定在生产线的两侧，以完成生产操作的过程。通常的，这些精密机器人都是采用负反馈方式实现闭环控制。因此，为了实现上述的力矩跟踪过程，每个轴的机器臂需要获知当前的力矩以及位置信息，从而准确的对外界施加的力量作出反应。图1为本实施例提供的精密机器人控制系统。如图1所示，所述精密机器人关节模具包括：光电编码器10、红外摄像机20，红外标记点30、电流取样电路40、压电传感器50以及控制器60。其中，所述光电编码器10设置相邻的机器臂上，用于检测所述机器臂之间的相对转动角度。具体的，所述光电编码器10可以选用绝对型光电编码器。所述光电编码器的码盘设置在机器臂相接的一面，为二进制形式码盘。亦即，所述码盘可以设置在机器臂的末端，当与其连接的另一机器臂则设置有相应的光发射单元。当两者之间发生旋转时，便可以通过码盘上的编码读出当前机器臂的旋转角度。所述红外摄像机20设置在所述机器人基座上，跟随所述多轴机器臂转动，从而始终保持对多轴机器臂的拍摄。所述红外标记点30设置在所述机器臂的外表面。由于额外设置的红外标记点30。因此，红外摄像机20拍摄获得的红外图像中，各个红外标记点30的位置将跟随多轴机器臂的姿态和位置发生相应的变动，控制器可以根据这些变动来大致的确定此时多轴机器臂的具体姿态和位置。所述电流取样电路40与驱动多轴机器臂的电机连接，获取电机的电流变化信号。所述电流取样电路40具体可以采用任何合适类型，符合使用要求的电流取样电路。其具体为本领域常用技术，为陈述简便，在此不作赘述。所述控制器可以通过读取电机的工作电流来协助判断电机的工作状态以及受到的阻力情况。所述压电传感器50通过万向环固定在所述机器臂的一端，用于获取正对传感器方向上的压力变化。所述压电传感器50是一个简单的传感器单元，其只能感知在正向方向(即正对传感器方向)上的压力变化，并转化为相应的电流信号。所述控制器60分别与所述光电编码器、红外摄像机、电流取样电路以及压电传感器连接，并输出相应的控制信号至所述电机，控制机器臂进行相应的动作。所述控制器60具体可以使用任何合适的类型的核心控制器，执行相应的逻辑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密机器人控制系统，应用于由机器人基座和多轴机器臂组成的精密机器人中，其特征在于，包括：光电编码器，所述光电编码器设置相邻的机器臂上，用于检测所述机器臂之间的相对转动角度；红外摄像机，所述红外摄像机设置在所述机器人基座上，跟随所述多轴机器臂转动；红外标记点，所述红外标记点设置在所述机器臂的外表面；电流取样电路，所述电流取样电路与驱动多轴机器臂的电机连接，获取电机的电流变化信号；压电传感器，所述压电传感器通过万向环固定在所述机器臂的一端，用于获取正对传感器方向上的压力变化；控制器，所述控制器分别与所述光电编码器、红外摄像机、电流取样电路以及压电传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种精密机器人控制系统，应用于由机器人基座和多轴机器臂组成的精密机器人中，其特征在于，包括：光电编码器，所述光电编码器设置相邻的机器臂上，用于检测所述机器臂之间的相对转动角度；红外摄像机，所述红外摄像机设置在所述机器人基座上，跟随所述多轴机器臂转动；红外标记点，所述红外标记点设置在所述机器臂的外表面；电流取样电路，所述电流取样电路与驱动多轴机器臂的电机连接，获取电机的电流变化信号；压电传感器，所述压电传感器通过万向环固定在所述机器臂的一端，用于获取正对传感器方向上的压力变化；控制器，所述控制器分别与所述光电编码器、红外摄像机、电流取样电路以及压电传感器连接。2.根据权利要求1所述的精密机器人控制系统，其特征在于，所述控制器包括：位置控制单元、力矩控制单元以及主控制单元；所述红外摄像机以及光编码器与位置自控制单元连接，所述电流取样电路以及压电传感器与力矩控制单元连接；所述位置控制单元和所述力矩控制单元以并行传输方式，与所述主控制单元连接。3.根据权利要求1所述的精密机器人控制系统，其特征在于，所述光电编码器为绝对型光电编码器；所述光电编码器的码盘设置在机器臂相接...

【专利技术属性】
技术研发人员：余峰武，王生，
申请(专利权)人：深圳市代田机电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44