一种具有柔性腕关节机器人的控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库、编码器、刀库伺服电机、控制器和刀座，还包括连接刀座的柔性腕关节，柔性腕关节通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀，在可调减压阀与柔性腕关节之间设置有压力传感器，压力传感器及可调减压阀均连接控制器，本实用新型专利技术使机器人所持刀具具有柔性腕关节，并能够控制柔性腕关节背压的安全阈值，避免刀具或机器人损坏。

A Control System for Robot with Flexible Wrist Joint

【技术实现步骤摘要】
一种具有柔性腕关节机器人的控制系统
本技术属于机器人领域，更具体的说涉及一种具有柔性腕关节机器人的控制系统。
技术介绍
目前工业机器人的应用越来越普遍，应用范围也越来越广，关节式工业机器人，由于自身结构的原因，重复精度相对较高，而定位精度较低。这个特点导致工业机器人在装配和加工领域应用受限。现有的解决方式是采用高精度的六维力传感器，作为机器人和执行机构的过渡连接装置，六维力传感器能够检测x，y，z三个方向的力以及绕三个轴向的力矩。传感器所获得的力和力矩信号反馈给机器人的控制系统，从而使机器人做出相应的反应。但是该方式存在以下的不足：1.力传感器成本较高，反馈控制系统较复杂，不利于广泛的推广和应用。2.力反馈控制系统存在时间上的滞后性，碰撞发生以后系统延迟一定时间才会产生相应的动作，然而当控制系统作出响应时，工件可能已经被破坏了。另一种解决方式是通过单轴气缸和伺服阀来控制气缸对工件的压力，但是该方式为单自由度机构只在一个方向上有作用，而工业中使用的六自由度机器人的运动自由度较多，执行工具和工件之间的接触通常是多维的。要满足需求就要采用多个单自由度机构串联起来，系统刚度降低，误差增大，控制变得复杂，成本上升。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种使机器人所持刀具具有柔性腕关节，并能够控制柔性腕关节背压的安全阈值，避免刀具或机器人损坏。为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库、编码器、刀库伺服电机、控制器和刀座，还包括连接刀座的柔性腕关节，柔性腕关节通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀，在可调减压阀与柔性腕关节之间设置有压力传感器，压力传感器及可调减压阀均连接控制器。进一步的所述刀座为动力刀座，动力刀座连接有变频器，变频器连接控制器。进一步的所述背压提供机构为气缸或液压缸。进一步的所述柔性腕关节连接至机器人的机械臂上。与现有技术相比，本技术的有益效果是：对刀库内所有刀具一一对应的进行设定其各项工作参数，包括其背压的安全阈值，实际工作的转速，当刀具加工工件时，刀具受到较大阻碍，且使得柔性腕关节动作，压力传感器实时检测背压变化，若大于设定的安全阈值则立即停机，以防止继续工作造成刀具或机器人的损坏，反之背压在安全阈值范围内时，刀具可根据柔性腕关节进行一定幅度的运动，降低刀具与工件刚性碰撞的力度，并且在安全值范围内持续加工。附图说明图1为本技术的控制流程图；图2为本技术的系统结构图。附图标记：1、刀库；2、编码器；3、刀库伺服电机；4、气源；5、可调减压阀；6、柔性腕关节；7、动力刀座；8、刀具；9、变频器；10、压力传感器；11、控制器。具体实施方式参照图1和图2对本技术的实施例做进一步说明。一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库1、编码器2、刀库伺服电机3、控制器11和刀座，还包括连接刀座的柔性腕关节6，柔性腕关节6通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀5，在可调减压阀5与柔性腕关节6之间设置有压力传感器10，压力传感器10及可调减压阀5均连接控制器11。本实施例优选的所述刀座为动力刀座7，动力刀座7连接有变频器9，变频器9连接控制器11。本实施例优选的所述背压提供机构为气缸或液压缸，用以提供压力的气源4或液源。本实施例优选的所述柔性腕关节6连接至机器人的机械臂上。控制器11连接有报警装置，报警装置为声光报警器。其具体控制方法为，包括如下步骤：S1：数据配置，对刀库1内所有刀具8一一对应设定可调减压阀5出口压力及背压的安全阈值；首先对刀库1内所有刀具8进行编号，并将其输入控制器11中，根据刀具8的不同对每个刀具8单独对应设定可调减压阀5出口压力值，并将可调减压阀5出口压力值与编号对应，根据刀具8的不同对每个刀具8单独对应设定背压的安全阈值，并将安全阈值与编号对应；S2：选刀，根据待加工工件的需要通过刀库伺服电机3由刀库1选取相应的刀具8安装在刀座上；在选择刀具8时，由控制器11控制刀库伺服电机3选取刀具8，同时编码器2识别选取的刀具8信号传输至控制器11判断是否与需要刀具8相同，若为是，继续执行步骤S3，若为否，重新选择刀具8；S3：调整柔性腕关节6背压，根据选定的刀具8，由编码器2将信号反馈至控制器11，控制器11根据选定的刀具8控制可调减压阀5的出口压力，此时可调减压阀5的出口压力使得刀具8可正常工作；S4：判断刀具8工况，由压力传感器10实时检测柔性腕关节6内背压，并将信号反馈至控制器11，在其背压大于阈值时报警停机，背压小于安全阈值时正常工作。其中刀座可为固定式刀座。刀座还可为动力刀座7，此时在步骤S1中，根据刀库1内刀具8的不同对每个刀具8单独对应设定变频器9输出信号，即设定每个相应刀具8的转速。在刀具8选定后，控制器11同时控制变频器9及可调减压阀5信号。例：本实施例中刀库1中具有四把刀具8，首先对四把刀具8分别编号为1、2、3和4，设定可调减压阀5出口压力值分别为a、b、c和d，背压的安全阈值分别为A、B、C和D，转速为K、L、M和N。首先选取刀具8，待加工工件需采用3号刀具8加工，此时控制器11给定编号3，由刀库伺服电机3至刀库1中取刀，编码器2同时读取刀库伺服电机3的取刀执行状况，并将信号传输回控制器11，若实际取刀为2号，则控制器11判断为否，控制器11将使刀库伺服电机3重新取刀，同时编码器2将信号传输回控制器11，若为是，则选定并取刀安装至动力刀座7上；控制器11使可调减压阀5出口压力调整至c，背压的安全阈值选定C，通过变频器9控制刀具8转动速度为M，刀具8转动对工件进行加工；加工过程中刀具8遇到较大阻碍，或正面或侧面，柔性腕关节6将活动，使刀具8避开碰撞，同时压力传感器10始终不断检测柔性腕关节6内背压数值为Z，在Z小于C时，持续工作，在Z大于C时，此时立即停机并报警，避免刀具8或机器人损坏。刀库1中的刀具8基本处于确定的，只需预先将相应参数一一对应输入至控制器11中，在工作时，只要选定相应的刀具8，由控制器11将自动调取相应参数控制其他机构执行相应的参数，实现自动的安全加工，避免发生损坏，特别是刀具8和机器人的损坏。以上所述仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库、编码器、刀库伺服电机、控制器和刀座，其特征在于：还包括连接刀座的柔性腕关节，柔性腕关节通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀，在可调减压阀与柔性腕关节之间设置有压力传感器，压力传感器及可调减压阀均连接控制器。

【技术特征摘要】
1.一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库、编码器、刀库伺服电机、控制器和刀座，其特征在于：还包括连接刀座的柔性腕关节，柔性腕关节通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀，在可调减压阀与柔性腕关节之间设置有压力传感器，压力传感器及可调减压阀均连接控制器。2.根据权利要求1所述的具有柔性腕...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵竞远，徐燕华，尚涛，丁立军，邢博，
申请(专利权)人：嘉兴市宏丰机械有限公司，嘉兴学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33