一种柔性协作机器人的控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性协作机器人的控制方法及控制系统，包括：中央处理器通过机器人控制器使机器人位于准备就绪的姿态，并确定机器人的工作空间、工作速度以及工作载荷；机器人控制器使工件置放体旋转到初始位置；中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第一工序区域内作业；中央处理器判断作业是否全部完成；中央处理器通过工件置放体电机控制器控制工件置放体旋转一定的角度；中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第二工序区域内进行与初始工序区域内同样的作业。本发明专利技术的一种柔性协作机器人的控制方法及控制系统，能令机器人可以对大于自身工作范围的作业对象进行作业，还能节约成本及缩小系统占用空间。

Control method and control system of a flexible cooperative robot

【技术实现步骤摘要】
一种柔性协作机器人的控制方法及控制系统
本专利技术属于机器人控制
，具体涉及一种柔性协作机器人的控制方法及控制系统。
技术介绍
近年来，随着工业自动化程度的逐渐提高，工业机器人的应用领域从汽车、电子电器、机械等行业不断向其他应用领域发展，成为了许多工业场合中不可或缺的一部分。传统的工业机器人控制建立在位置控制的基础上，即控制机器人去跟踪某一预定的轨迹。这样的控制模式方法能够使机器人能够胜任大部分的轨迹跟踪任务，但是对于越来越多的应用场景，尤其是紧公差装配和工件精加工等小范围高精度作业任务，由于工件安装位置等一系列不确定因素，位置控制将很难胜任。因此，现代工业对机器人的应用柔性和响应敏感性提出了更高要求。目前存在的很多方法通过安装外部传感器，例如力传感器或视觉系统来监控机器人与外部环境的接触状态，同时不断修改微小的位置不确定性偏差来实现小范围高精度作业。但是在有些制造领域，由于机器人受到其自身工作范围大小的局限，在需要机器人对作业对象进行全方位的作业时，即所要工作的区域较大而超出了机器人自身的工作范围，因此单个的机器人不能实现全部区域内的工作，通常是采用增加机器人的数量来解决。但这就需要投入大量的资金并占用一定的空间。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术中的不足，提出一种柔性协作机器人的控制方法及控制系统，能令机器人可以对大于自身工作范围的作业对象进行作业，还能节约成本及缩小系统占用空间。技术方案：本专利技术所述的一种柔性协作机器人的控制方法，包括如下步骤：r>（1）中央处理器通过机器人控制器使机器人位于准备就绪的姿态，并确定机器人的工作空间、工作速度以及工作载荷；（2）机器人控制器使工件置放体旋转到初始位置，使工件置放体的初始工序区域的中心线与机器人的机座轴线正交；（3）中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第一工序区域内作业；（4）中央处理器判断作业是否全部完成，若没全部完成，则进行下一步骤；（5）中央处理器通过工件置放体电机控制器控制工件置放体旋转一定的角度，使工件置放体的第二工序区域的中心线与机器人的基座轴线正交；（6）中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第二工序区域内进行与初始工序区域内同样的作业，然后回到步骤（4），再进行判断，若判断作业已经全部完成则进行步骤（7）；（7）结束本次作业。进一步的，步骤（1）确定机器人的工作空间是指确定机器人机械臂的最大行程和最小行程。进一步的，步骤（1）工作速度是指机器人机械臂的最大行程和最小行程所使用的时间。进一步的，步骤（1）工作载荷是指机器人的机械臂能够承受的最大负载量，机器人的手臂质量以及抓取的工件质量，然后确定机器人手臂的力矩和惯性矩。本专利技术还公开了一种柔性协作机器人的控制系统，包括：中央处理器、机器人、机器人控制器，工件置放体、工件置放体电机、工件置放体电机控制器、区域监控系统和内置力感应系统，所述中央处理器用于响应用户的指令并发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号；所述机器人控制器分别连接所述中央处理器及所述机器人并接受所述中央处理器的控制信号，以控制所述机器人的伺服电机的转速和位置，来形成所述机器人的运动轨迹并向中央处理器传递机器人的运行状态参数；所述工件置放体为一旋转台并由所述工件置放体电机驱动；所述工件置放体电机控制器分别连接所述中央处理器及所述工件置放体电机并接受所述中央处理器的控制信号，以控制所述工件置放体电机的转速和位置并向中央处理器传递所述工件置放体的位置状态参数；区域监控系统，包括位于操作区域中央的激光距离传感器，所述激光距离传感器与所述中央处理器连接，所述操作区域由内向外标定多个安全域，所述不同安全域对应的机器人的工作速度不同，最内侧的安全域的工作速度最低；内置力感应系统，包括位于机器人的机械手臂上的柔性机构，所述柔性机构上设置测力传感器，所述测力传感器与中央处理器连接，所述中央处理器与所述机器人控制器连接。进一步的，所述工件置放体上均布地设置若干个工序区域，每个工序区域不大于所述机器人的工作范围；所述机器人以正交于与所述工件置放体上的初始工作区域的中心线的方式设置在所述工件置放体的一旁。进一步的，所述机器人控制器及工件置放体电机控制器均为伺服放大器。进一步的，所述柔性机构设置为多片柔性挡圈，所述柔性挡圈套于机械手臂上。进一步的，所述最内侧的安全域的速度设定为1.5m/s左右，且机械手臂的力的最大值控制在150N左右。有益效果：本专利技术采用由中央处理器控制的工件置放体来配合机器人工作。与现有技术的增加机器人来扩展工作区域的方法相比具有以下优势：1）省去了增加机器人带来的巨大成本和空间位置要求；2）只需要编好一部分作业区域的作业程序，通过工件置放体的旋转使其它作业区域再现在已编好程序的作业区域内，节省了编程所需要的时间和工作量；3）将工件置放体电机控制器和机器人控制器集成在一起并均连接在中央处理器上，这样中央处理器就可以像控制机器人的旋转轴一样控制工件置放体，使得机器人的位置和工件置放体的旋转可以实现精准的位置协调，使系统的控制操作更加方便。另外，由于将工件置放体电机控制器集成于机器人控制柜内，硬件上不仅结构紧凑，而且不再需要一般伺服电机所必需的昂贵的伺服控制单元，节省了这部分成本。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明：本专利技术的一种柔性协作机器人的控制系统，包括：中央处理器、机器人、机器人控制器，工件置放体、工件置放体电机、工件置放体电机控制器、区域监控系统和内置力感应系统，所述中央处理器用于响应用户的指令并发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号；所述机器人控制器分别连接所述中央处理器及所述机器人并接受所述中央处理器的控制信号，以控制所述机器人的伺服电机的转速和位置，来形成所述机器人的运动轨迹并向中央处理器传递机器人的运行状态参数；所述工件置放体为一旋转台并由所述工件置放体电机驱动；所述工件置放体电机控制器分别连接所述中央处理器及所述工件置放体电机并接受所述中央处理器的控制信号，以控制所述工件置放体电机的转速和位置并向中央处理器传递所述工件置放体的位置状态参数。工件置放体的台面上均布地设置若干个工序区域1、2……n，每个工序区域不大于机器人的工作范围；机器人具有六轴的自由度，机器人以正交于与工件置放体上的初始工作区域的中心线的方式设置在工件置放体的一旁。机器人控制器及工件置放体电机控制器均为伺服放大器。中央处理器、机器人控制器及工件置放体电机控制器集成在一机器人控制柜内。区域监控系统，包括位于操作区域中央的激光距离传感器，所述激光距离传感器与所述中央处理器连接，所述操作区域由内向外标定多个安全域，所述不同安全域对应的机器人的工作速度不同，最内侧的安全域的工作速度最低；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性协作机器人的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/n（1）中央处理器通过机器人控制器使机器人位于准备就绪的姿态，并确定机器人的工作空间、工作速度以及工作载荷；/n（2）机器人控制器使工件置放体旋转到初始位置，使工件置放体的初始工序区域的中心线与机器人的机座轴线正交；/n（3）中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第一工序区域内作业；/n（4）中央处理器判断作业是否全部完成，若没全部完成，则进行下一步 骤；/n（5）中央处理器通过工件置放体电机控制器控制工件置放体旋转一定的角度，使工件置放体的第二工序区域的中心线与机器人的基座轴线正交；/n（6）中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第二工序区域内进行与初始工序区域内同样的作业，然后回到步骤（4），再进行判断，若判断作业已经全部完成则进行步骤（7） ；/n（7）结束本次作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性协作机器人的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）中央处理器通过机器人控制器使机器人位于准备就绪的姿态，并确定机器人的工作空间、工作速度以及工作载荷；
（2）机器人控制器使工件置放体旋转到初始位置，使工件置放体的初始工序区域的中心线与机器人的机座轴线正交；
（3）中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第一工序区域内作业；
（4）中央处理器判断作业是否全部完成，若没全部完成，则进行下一步骤；
（5）中央处理器通过工件置放体电机控制器控制工件置放体旋转一定的角度，使工件置放体的第二工序区域的中心线与机器人的基座轴线正交；
（6）中央处理器通过机器人控制器使机器人在工件置放体的第二工序区域内进行与初始工序区域内同样的作业，然后回到步骤（4），再进行判断，若判断作业已经全部完成则进行步骤（7）；
（7）结束本次作业。


2.根据权利要求1所述的一种柔性协作机器人的控制方法，其特征在于：步骤（1）确定机器人的工作空间是指确定机器人机械臂的最大行程和最小行程。


3.根据权利要求1所述的一种柔性协作机器人的控制方法，其特征在于：步骤（1）工作速度是指机器人机械臂的最大行程和最小行程所使用的时间。


4.根据权利要求1所述的一种柔性协作机器人的控制方法，其特征在于：步骤（1）工作载荷是指机器人的机械臂能够承受的最大负载量，机器人的手臂质量以及抓取的工件质量，然后确定机器人手臂的力矩和惯性矩。


5.一种柔性协作机器人的控制系统，其特征在于：包括：
中央处理器、机器人、机器人控制器，工件置放体、工件置放体电机、工件置放体电机控制器、区域监控系统和内置力感应系统，
所述中央处理器用于响应用户的指令并发出为完成每条指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文静，曹永刚，朱莉，
申请(专利权)人：江苏工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32