本发明专利技术实施例公开了一种基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统，涉及多关节机器人的控制技术，能够降低开发的周期，提高了开发效率，还能满足机器人控制的实时性要求。本发明专利技术包括：在六轴串联机器人控制过程中，采用宿主机2与目标机3交互的方式进行控制，其中，宿主机2和目标机3都属于计算机设备，其中，宿主机2可以理解为运行各类软件程序的PC机。目标机3则可以是工控机，用于装载实时内核，实时内核中运行实时环境，用于下载并运行来自宿主机2的代码，并在宿主机2上维护这些代码。本实施例主要应用于六轴串联机器人，可以直控制6个关节电机模块6，无需使用运动控制柜进行间接控制，提高了实时性。提高了实时性。提高了实时性。
Low cost six axis series robot control system based on model and machine vision
【技术实现步骤摘要】
基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统
[0001]本专利技术涉及多关节机器人的控制技术，尤其涉及一种基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统。
技术介绍
[0002]随着机器人在工业生产中的应用越来越广泛，机器人也成为了近年来的研究热点，但是目前机器人控制这方面的很多技术并没有开放。这一方面会导致研究者前期投入巨大，而且个性化的功能也不能有效的开发。另一方面，在机器人控制技术上的壁垒会导致这个领域的门槛变高。造成这种情况的原因，主要也是由于机器人大多应用于工业现场，工业上对于机器人的实时性要求极高，不仅是出于生产效率上的考虑，还是对于生产安全上的要求，都对机器人的控制方案提出了较高的要求。
[0003]但随着越来越多的科研院所、研究机构和技术公司的加入，技术人员群体又希望能够在满足工业机器人控制方案开发需求的同时，还能进一步实现个性化设计并缩短开发周期、提升开发效率并提高控制方案的实时性，从而扩大开发者群体的规模。
技术实现思路
[0004]本专利技术的实施例提供一种基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统，能够降低开发的周期，提高了开发效率，还能满足机器人控制的实时性要求。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术的实施例提供的基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统，其组成部分至少包括：图像采集装置(1)、宿主机(2)、目标机(3)、数据采集卡(4)、总线控制模块(5)和关节电机模块(6)；
[0007]图像采集装置(1)与宿主机(2)相连接，宿主机(2)与目标机(3)相连接，目标机(3)与数据采集卡(4)通过总线连接，数据采集卡(4)与总线控制模块(5)连接，总线控制模块(5)与关节电机模块(6)通过控制总线相连接；
[0008]图像采集装置(1)包括：摄像头、电源线和数据传输线，图像采集装置(1)用于对六轴串联机器人进行拍摄并将图像上传至宿主机(2)；
[0009]宿主机(2)用于对所述六轴串联机器人进行手眼标定，并根据工件位置确定所述六轴串联机器人末端执行器所达到的最终位置；
[0010]目标机(3)内安装并运行实时内核，在实时内核环境下运行的程序运算后所输出的数据，向宿主机(2)传输，其中，目标机(3)所输出的数据包括：通过运算得到各关节电机的位置信息、速度信息和加速度信息；
[0011]数据采集卡(4)的组成部分至少包括：主控芯片和通信接口芯片；
[0012]总线控制模块(5)通过控制总线将目标机(3)所输出的数据传输至各个关节电机模块(6)，其中，每一个关节电机模块(6)的组成部分至少包括了：电机控制单元(6
‑
1)、电机驱动单元(6
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2)、电机本体(6
‑
3)和编码器(6
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4)，编码器(6
‑
4)分别连接电机控制单元(6
‑
1)
和电机本体(6
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3)，电机控制单元(6
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1)与电机驱动单元(6
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2)连接，与电机驱动单元(6
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2)连接电机本体(6
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3)；
[0013]电机控制单元(6
‑
1)用于接收由目标机(3)所输出的数据，进行滤波处理后生成PWM波或者SVPWM波发送给电机驱动单元(6
‑
2)。
[0014]第二方面，本专利技术的实施例提供的方法，包括：
[0015]步骤1、通过图像采集装置(1)拍摄六轴串联机器人和工件，并对六轴串联机器人进行手眼标定；
[0016]步骤2、利用所拍摄的拍摄确定工件的位置信息，并将工件的位置信息发送至宿主机(2)；
[0017]步骤3、宿主机(2)根据工件位置确定所述六轴串联机器人末端执行器所达到的最终位置信息；
[0018]步骤4、宿主机(2)将所述最终位置信息传输至目标机(3)，由目标机(3)利用所述最终位置信息得到驱动信息；
[0019]步骤5、目标机(3)将所述驱动信息传送至数据采集卡(4)，数据采集卡(4)通过总线控制模块(5)将驱动信息发送至关节电机模块(6)；
[0020]步骤6、关节电机模块(6)根据所述驱动信息控制关节电机模块(6)的电机本体(6
‑
3)。
[0021]本专利技术实施例提供的基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统，设计一种双机架构的交互方式，即在六轴串联机器人控制过程中，采用宿主机(2)与目标机(3)交互的方式进行控制，其中，宿主机(2)和目标机(3)都属于计算机设备，其中，宿主机(2)可以理解为运行各类软件程序的PC机。目标机(3)则可以是工控机，用于装载实时内核，实时内核中运行实时环境，用于下载并运行来自宿主机(2)的代码，并在宿主机(2)上维护这些代码。本实施例主要应用于六轴串联机器人，可以直控制6个关节电机模块(6)，无需使用运动控制柜进行间接控制，提高了实时性。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例提供的六轴串联机器人实时控制系统的架构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的一种可能的双机模式示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例提供的控制总线示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的数据采集卡与目标机的通信方式示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例提供的具体实例中的简化电流环框图；
[0028]图6为本专利技术实施例提供的具体实例中的分数阶控制系统结构图；
[0029]图7为本专利技术实施例提供的具体实例中的K
i
和λ两个参数关系的曲线示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例提供的具体实例中的开环传递函数Bode图的示意图。
具体实施方式
[0031]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于模型及机器视觉的低成本六轴串联机器人控制系统，其特征在于，其组成部分至少包括：图像采集装置(1)、宿主机(2)、目标机(3)、数据采集卡(4)、总线控制模块(5)和关节电机模块(6)；图像采集装置(1)与宿主机(2)相连接，宿主机(2)与目标机(3)相连接，目标机(3)与数据采集卡(4)通过总线连接，数据采集卡(4)与总线控制模块(5)连接，总线控制模块(5)与关节电机模块(6)通过控制总线相连接；图像采集装置(1)包括：摄像头、电源线和数据传输线，图像采集装置(1)用于对六轴串联机器人进行拍摄并将图像上传至宿主机(2)；宿主机(2)用于对所述六轴串联机器人进行手眼标定，并根据工件位置确定所述六轴串联机器人末端执行器所达到的最终位置；目标机(3)内安装并运行实时内核，在实时内核环境下运行的程序运算后所输出的数据，向宿主机(2)传输，其中，目标机(3)所输出的数据包括：通过运算得到各关节电机的位置信息、速度信息和加速度信息；数据采集卡(4)的组成部分至少包括：主控芯片和通信接口芯片；总线控制模块(5)通过控制总线将目标机(3)所输出的数据传输至各个关节电机模块(6)，其中，每一个关节电机模块(6)的组成部分至少包括了：电机控制单元(6
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1)、电机驱动单元(6
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2)、电机本体(6
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3)和编码器(6
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4)，编码器(6
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4)分别连接电机控制单元(6
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1)和电机本体(6
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3)，电机控制单元(6
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1)与电机驱动单元(6
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2)连接，与电机驱动单元(6
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2)连接电机本体(6
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3)；电机控制单元(6
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1)用于接收由目标机(3)所输出的数据，进行滤波处理后生成PWM波或者SVPWM波发送给电机驱动单元(6
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2)。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，电机控制单元(6
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1)还用于将编码器(6
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4)输出的运行数据通过控制总线上传总线控制模块(5)并反馈至数据采集卡(4)，再由数据采集卡(4)将运行数据上传至目标机(3)。3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在宿主机(2)的软件环境采用RTW。4.根据权利要求1所述的控制系...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄家才，周楷文，蔡秋生，邢磊，包光旋，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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