一种柔性机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性机器人及其控制方法，该柔性机器人主要包括支撑台、设置在支撑台上的X轴模块、Y轴模块、Z轴模块、Y'轴模块、以及用于夹紧工件的夹持模块。本发明专利技术所提供的柔性气动机器人和控制系统供电后，在支撑台的控制面板上设置了电源按钮键及电源指示灯键打开这些按键后，该柔性气动机器人和系统具有单操作(手动)和步进、单周期及连续操作(后三种属自动操作)四种工作方式，柔性气动机器人的夹持模块处在Z轴最上面和Y'轴、Y轴最左边且手指气缸处在松开时，称为系统处于原点状态或初始状态。本发明专利技术具有结构简单、制造成本低、效率高、系统稳定的优点。

A flexible robot and its control method

The invention discloses a flexible robot and its control method. The flexible robot mainly comprises a support platform, an X-axis module, a Y-axis module, a Z-axis module, a Y'axis module and a clamping module for clamping workpieces. After the flexible pneumatic robot and the control system provided by the invention are powered, the power button keys and the power indicator keys are arranged on the control panel of the support platform to turn on these keys, the flexible pneumatic robot and the system have four jobs: single operation (manual) and step operation, single cycle and continuous operation (the latter three belong to automatic operation). When the clamping module of the flexible pneumatic robot is on the top of the Z axis and on the left of the Y'axis and Y'axis and the finger cylinder is loosened, the system is called in the original state or initial state. The invention has the advantages of simple structure, low manufacturing cost, high efficiency and stable system.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性机器人及其控制方法
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种柔性机器人及其控制方法。
技术介绍
目前现有的多数机器人和系统均采用传统的设计方法，此类机器人往往只有一种主要功能和固定构型，没有多种方向，缺乏功能的扩展性和构型的重构性，工业机器人在重使用轻保养。由于工业机器人维修工作的艰巨性和复杂性，使得一些单位对工业机器人管理、维护保养的重要性认识不足，忽视工业机器人必要的维护保养工作，在使用工业机器人行业使用过程中出现追求短期效益行为，使得工业机器人带病作业，零件超极限磨损，其结果造成工业机器人的故障增加，使用寿命缩短。国内维修工业机器人力量技术也薄弱，使得维修及维护成本昂贵。在机器人售价昂贵、投资风险大、投资回本周期长、系统操作复杂难学、维护成本高、技术力量弱、所以导致了企业的生产改造步伐遭到限制，目前很多可以实现自动化的工序仍然依靠人工。因此，现有技术需要进一步改进和完善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低的柔性机器人。本专利技术的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述机器人的控制方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种柔性机器人，该机器人主要包括支撑台、设置在支撑台上的X轴模块、Y轴模块、Z轴模块、Y'轴模块、以及用于夹紧工件的夹持模块。所述X轴模块固定在支撑台上，所述Y轴模块设置在X轴模块上，由X轴模块驱动其直线往复移动。所述Z轴模块设置在Y轴模块上，由Y轴模块驱动其直线往复移动及水平转动。所述Y'轴模块设置在Z轴模块上，由Z轴模块驱动其上下移动及垂直转动，Y'轴模块位于Y轴模块的上方，与Y轴模块互相平行。所述夹持模块设置在Y'轴模块上，由Y'轴驱动其直线往复移动及水平转动。具体的，所述X轴模块包括第一无杆气缸、直线导轨、以及导轨安装座。所述第一无杆气缸固定设置在支撑台上，所述导轨安装座分别设置在第一无杆气缸的两侧，与第一无杆气缸平行。所述直线导轨分别安装在导轨安装座上。具体的，所述Y轴模块包括第二无杆气缸、Y轴气缸安装座、Y轴电机安装板、以及Y轴步进电机。所述Y轴气缸安装座的两端分别固定在直线导轨上，其中部与第一无杆气缸的滑块连接，由第一无杆气缸驱动其在直线导轨上往复移动。所述第二无杆气缸安装在Y轴气缸安装座上。所述Y轴电机安装板固定设置在第二无杆气缸的滑块上，所述Y轴步进电机安装在Y轴电机安装板上。具体的，所述Z轴模块包括第三无杆气缸、Z轴气缸安装座、Z轴电机安装板、以及Z轴步进电机。所述Z轴气缸安装座的端部安装在Y轴步进电机的输出轴上，由Y轴步进电机驱动其水平转动。所述第三无杆气缸固定在Z轴气缸安装座上。所述Z轴步进电机安装在Z轴电机安装板上，Z轴电机安装板固定在第三无杆气缸的滑块上。具体的，所述Y'轴模块包括第四无杆气缸、Y'轴气缸安装座、Y'轴电机安装板、以及Y'轴步进电机。所述Y'轴气缸安装座的端部固定在Z轴步进电机的输出轴上，由Z轴步进电机驱动其垂直转动。所述第四无杆气缸固定在Y'轴气缸安装座上。所述Y'轴步进电机安装在Y'轴电机安装板上，所述Y'轴电机安装板固定在第四无杆气缸的滑块上。具体的，所述夹持模块包括气缸安装板、以及用于夹持工件的手指气缸。所述气缸安装板固定在Y'轴步进电机的输出轴上，由Y'轴步进电机驱动其水平转动。所述手指气缸朝下安装在气缸安装板上。进一步的，所述支撑台包括安装在支撑台内的控制器、以及气源发生装置。所述控制器分别与X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、以及气源发生装置电连接。所述气源发生装置分别与第一无杆气缸、第二无杆气缸、第三无杆气缸、第四无杆气缸、以及手指气缸气动连接。进一步的，为了方便搬运柔性机器人，本专利技术所述支撑台还包括便于移动和搬运的脚轮。所述脚轮分别安装在支撑台的底部四个角落上，所述脚轮采用万向轮。作为本专利技术的优选方案，为了减轻柔性机器人的整机重量，提高柔性机器人的强度，本专利技术所述支撑台由铝型材材料制成。进一步的，为了方便工人操作机器人，本专利技术所述支撑台上还设有电源按钮、指示灯、以及若干个用于控制各个气缸及步进电机运动的方向按钮。所述电源按钮、指示灯和方向按钮分别与控制器电连接。进一步的，为了避免夹持模块与卸料工位上的工件发生碰撞，本专利技术所述夹持模块还包括用于探测是否有工件的光电开关。所述光电开关固定在气缸安装板上，并与控制器电连接。当光电开关检测到卸料工位上还存放着上一轮的工件时，夹持模块便会停止下降，待将卸料工位上的上一轮工件取走后再进行放料操作，从而保护柔性机器人，避免发生碰撞而损坏。本专利技术的另一目的通过下述技术方案实现：一种柔性机器人的控制方法，该控制方法主要包括如下具体步骤：步骤S1：柔性机器人通电后初始化并进入系统模块选项；步骤S2：根据需要选择工作模式：若选择手动模式则执行步骤S3；若选择半自动模式则执行步骤S4；若选择全自动模式则执行步骤S5；步骤S3：进入手动模式：控制器根据方向按钮的接通去控制对应无杆气缸的移动及步进电机的转向，并将工人操作方向按钮的顺序、步骤及运动参数记录后生成对应程序，接着对生成的程序进行检测，检查无误后执行步骤S6；步骤S4：进入半自动模式：选择对应的半自动程序后选择单步操作或单周期操作；若选择单步操作，则每次按下按钮，机器人执行完一步动作程序后才停止；若选择单周期操作，则每次按下按钮，机器人执行完一个周期程序后才停止；半自动模式结束后执行步骤S6；步骤S5：进入全自动模式：选择对应的全自动程序，按下启动按钮机器人便会周而复始地执行该程序，直到按下停止按钮，全自动模式终止并执行步骤S6；步骤S6：当执行完对应程序后，若要切换其他控制模式，则选择对应模式，否则按下停止按钮结束本轮操作。作为本专利技术的优选方案，为了保护柔性机器人，本专利技术在正式执行相应程序之前，系统会模拟执行一遍，若发现错误警示便会停止执行并报错。作为本专利技术的优选方案，为了提高柔性机器人的控制精度，本专利技术在每次执行程序之前判断系统是否处于原点，若系统不在原点则控制气缸及电机复位。作为本专利技术的优选方案，为了保护柔性机器人，避免与工件发生碰撞，本专利技术在每次夹持模块下降并释放工件之前，若光电开关检测到卸料工位上存在上一轮的工件，则停止下降，直到卸料工位被清空为止。本专利技术的工作过程和原理是：当整个柔性气动机器人和控制系统供电后，在支撑台的控制面板上设置了电源按钮键及电源指示灯键打开这些按键后，该柔性气动机器人和系统具有单操作(手动)和步进、单周期及连续操作(后三种属自动操作)四种工作方式，柔性气动机器人的夹持模块处在Z轴最上面和Y'轴、Y轴最左边且手指气缸处在松开时，称为系统处于原点状态或初始状态。柔性机器人的各种工作方式可随意切换，操作方便。手动操作：就是用按钮操作对机器人的每一步运动单独进行控制。步进操作：每按一次启动按钮，机器人完成一步动作后自动停止，并由编码器系统来记录每一步动作，反馈给控制柜记录程序板卡并命名后。即在单步操作方式下机器人选择程序板卡命名文件后，从初始步开始，按下启动按钮后，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停在该步，再按一下启动按钮，又往前走一步。单周期操作：机器人从原点开始，然后从初始步开始，机器人自动完成一个周期的动作后，返回并停留在初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性机器人，其特征在于，包括支撑台、设置在支撑台上的X轴模块、Y轴模块、Z轴模块、Y'轴模块、以及用于夹紧工件的夹持模块；所述X轴模块固定在支撑台上，所述Y轴模块设置在X轴模块上，由X轴模块驱动其直线往复移动；所述Z轴模块设置在Y轴模块上，由Y轴模块驱动其直线往复移动及水平转动；所述Y'轴模块设置在Z轴模块上，由Z轴模块驱动其上下移动及垂直转动；所述夹持模块设置在Y'轴模块上，由Y'轴驱动其直线往复移动及水平转动；所述X轴模块包括第一无杆气缸、直线导轨、以及导轨安装座；所述第一无杆气缸固定设置在支撑台上，所述导轨安装座分别设置在第一无杆气缸的两侧，与第一无杆气缸平行；所述直线导轨分别安装在导轨安装座上；所述Y轴模块包括第二无杆气缸、Y轴气缸安装座、Y轴电机安装板、以及Y轴步进电机；所述Y轴气缸安装座的两端分别固定在直线导轨上，其中部与第一无杆气缸的滑块连接，由第一无杆气缸驱动其在直线导轨上往复移动；所述第二无杆气缸安装在Y轴气缸安装座上；所述Y轴电机安装板固定设置在第二无杆气缸的滑块上，所述Y轴步进电机安装在Y轴电机安装板上；所述Z轴模块包括第三无杆气缸、Z轴气缸安装座、Z轴电机安装板、以及Z轴步进电机；所述Z轴气缸安装座的端部安装在Y轴步进电机的输出轴上，由Y轴步进电机驱动其水平转动；所述第三无杆气缸固定在Z轴气缸安装座上；所述Z轴步进电机安装在Z轴电机安装板上，Z轴电机安装板固定在第三无杆气缸的滑块上；所述Y'轴模块包括第四无杆气缸、Y'轴气缸安装座、Y'轴电机安装板、以及Y'轴步进电机；所述Y'轴气缸安装座的端部固定在Z轴步进电机的输出轴上，由Z轴步进电机驱动其垂直转动；所述第四无杆气缸固定在Y'轴气缸安装座上；所述Y'轴步进电机安装在Y'轴电机安装板上，所述Y'轴电机安装板固定在第四无杆气缸的滑块上；所述夹持模块包括气缸安装板、以及用于夹持工件的手指气缸；所述气缸安装板固定在Y'轴步进电机的输出轴上，由Y'轴步进电机驱动其水平转动；所述手指气缸朝下安装在气缸安装板上。...

【技术特征摘要】
1.一种柔性机器人，其特征在于，包括支撑台、设置在支撑台上的X轴模块、Y轴模块、Z轴模块、Y'轴模块、以及用于夹紧工件的夹持模块；所述X轴模块固定在支撑台上，所述Y轴模块设置在X轴模块上，由X轴模块驱动其直线往复移动；所述Z轴模块设置在Y轴模块上，由Y轴模块驱动其直线往复移动及水平转动；所述Y'轴模块设置在Z轴模块上，由Z轴模块驱动其上下移动及垂直转动；所述夹持模块设置在Y'轴模块上，由Y'轴驱动其直线往复移动及水平转动；所述X轴模块包括第一无杆气缸、直线导轨、以及导轨安装座；所述第一无杆气缸固定设置在支撑台上，所述导轨安装座分别设置在第一无杆气缸的两侧，与第一无杆气缸平行；所述直线导轨分别安装在导轨安装座上；所述Y轴模块包括第二无杆气缸、Y轴气缸安装座、Y轴电机安装板、以及Y轴步进电机；所述Y轴气缸安装座的两端分别固定在直线导轨上，其中部与第一无杆气缸的滑块连接，由第一无杆气缸驱动其在直线导轨上往复移动；所述第二无杆气缸安装在Y轴气缸安装座上；所述Y轴电机安装板固定设置在第二无杆气缸的滑块上，所述Y轴步进电机安装在Y轴电机安装板上；所述Z轴模块包括第三无杆气缸、Z轴气缸安装座、Z轴电机安装板、以及Z轴步进电机；所述Z轴气缸安装座的端部安装在Y轴步进电机的输出轴上，由Y轴步进电机驱动其水平转动；所述第三无杆气缸固定在Z轴气缸安装座上；所述Z轴步进电机安装在Z轴电机安装板上，Z轴电机安装板固定在第三无杆气缸的滑块上；所述Y'轴模块包括第四无杆气缸、Y'轴气缸安装座、Y'轴电机安装板、以及Y'轴步进电机；所述Y'轴气缸安装座的端部固定在Z轴步进电机的输出轴上，由Z轴步进电机驱动其垂直转动；所述第四无杆气缸固定在Y'轴气缸安装座上；所述Y'轴步进电机安装在Y'轴电机安装板上，所述Y'轴电机安装板固定在第四无杆气缸的滑块上；所述夹持模块包括气缸安装板、以及用于夹持工件的手指气缸；所述气缸安装板固定在Y'轴步进电机的输出轴上，由Y'轴步进电机驱动其水平转动；所述手指气缸朝下安装在气缸安装板上。2.根据权利要求1所述的柔性机器人，其特征在于，所述支撑台包括安装在支撑台内的控制器、以及气源发生装置；所述控制器分别与X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、以及气源发生装置电连接；所述气源发生装置分别与第一无杆气缸、第二无杆气缸、第三无杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周威，吕卓辉，华显刚，何炎兵，郭子龙，
申请(专利权)人：佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院，佛山市广工大数控装备技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44