CN107309885A - 六自由度工业机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六自由度工业机器人控制系统，包括六自由度工业机器人本体，所述六自由度工业机器人本体上设有工作台、一关节、二关节、三关节、四关节、五关节、六关节和末端工具，每个关节上均设置有伺服电机提供动力，还包括主控制器、角度传动器、压力传感器、油路系统和视觉定位系统，主控制器上设置有PLC控制器，分别控制每台伺服电机，包括每台伺服电机的启动、停止、转动角度,角度传感器检测每个关节的转动角度，控制六自由度工业机器人运作，大大加快了工业生产速度，使用视觉定位系统，对产品定位准确。

Description

六自由度工业机器人控制系统

技术领域

本发明属于工业机器人的技术领域，具体为一种六自由度工业机器人控制系统。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，现在六自由度工业机器人在工厂内常被使用，一套合理的控制系统非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六自由度工业机器人控制系统，控制六自由度工业机器人运作。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种六自由度工业机器人控制系统，包括六自由度工业机器人本体，所述六自由度工业机器人本体上设有工作台、一关节、二关节、三关节、四关节、五关节、六关节和末端工具，每个关节上均设置有伺服电机提供动力，还包括主控制器、角度传动器、压力传感器、油路系统和视觉定位系统，主控制器上设置有PLC控制器，分别控制每台伺服电机，包括每台伺服电机的启动、停止、转动角度,角度传感器检测每个关节的转动角度，油路系统安装在各关节侧面，最后与六关节连接，所述六关节为伸缩油缸，末端工具安装在六关节的活塞端上，视觉定位系统包含CPU处理单元、图像采集卡、I/O卡、CDD相机，CDD相机安装在末端工具上，并将获得的图像通过图像采集卡发送至CPU处理单元，PLC控制器将控制伺服电机的信息，通过I/O卡反馈给CPU处理单元，CPU处理单元位于主控制器内。

进一步的，所述一关节包含伺服电机、减速器、底座，底座转动安装在工作台上，伺服电机与减速器连接，减速器通过传动结构带动底座转动，关节一垂直固定在底座上。

进一步的，所述二关节包含伺服电机、减速器，所述二关节转动安装在所述一关节上，所述三关节包含伺服电机、减速器，所述三关节转动安装在所述二关节上，所述四关节包含伺服电机、减速器，所述四关节转动安装在所述三关节上。

进一步的，所述五关节包含伺服电机、减速器、底座，底座转动安装在所述四关节一端，伺服电机与减速器连接，减速器通过传动结构带动所述五关节转动。

进一步的，所述六关节端面上设置有安装法兰。

进一步的，所述末端工具可安装液压手动工具或轨迹喷涂工具。

本发明的有益效果是：

控制六自由度工业机器人运作，大大加快了工业生产速度，使用视觉定位系统，对产品定位准确。

附图说明

图1为本发明控制原理示意图。

图2为本发明视觉定位系统原理示意图。

图3为本发明中工业机器人示意图。

图4为本发明中一关节连接示意图。

图5为本发明中二关节示意图。

图6为本发明中三关节示意图。

图7为本发明中四关节示意图。

图8为本发明中五关节示意图。

图9为本发明中六关节示意图。

图10为本发明中末端工具示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如附图所示，一种六自由度工业机器人控制系统，包括六自由度工业机器人本体1，六自由度工业机器人本体1上设有工作台2、一关节3、二关节4、三关节5、四关节6、五关节7、六关节8和末端工具9，每个关节上均设置有伺服电机17提供动力，还包括主控制器10、角度传动器11、压力传感器12、油路系统13和视觉定位系统，在六自由度工业机器人本体1一侧设置有控制面板15，主控制器10安装在控制面板15下方，主控制器10上设置有PLC控制器16，分别控制每台伺服电机17，包括每台伺服电机17的启动、停止、转动角度,角度传感器11检测每个关节的转动角度，油路系统13安装在各关节侧面，油管18活动安装在各关节上，不影响关节运动，油路系统13其中一个输出端与六关节8连接，六关节8为伸缩油缸，油路系统13为六关节8提供油压，完成六关节8伸长与缩短动作，六关节8端面上设置有安装法兰19，安装法兰19作为末端工具9的安装端，利用螺母固定，随时更换末端工具9，末端工具9可安装液压手动工具或轨迹喷涂工具，液压手动工具的液压由油路系统13提供，轨迹喷涂工具可以另接输送管接通涂料，视觉定位系统包含CPU处理单20元、图像采集卡21、I/O卡22、CDD相机14，CDD相机14安装在末端工具9上，并将获得的图像通过图像采集卡21发送至CPU处理单元20，PLC控制器16将控制伺服电机17的信息，通过I/O卡22反馈给CPU处理单元20，CPU处理单元20位于主控制器10内，本工业机器人在工作之初，CDD相机14配合CPU处理单元20定位操作始点，确定操作始点在被加工产品上的二维坐标，末端工具9与被加工产品的距离有主控制器10确定。

一关节3包含伺服电机17、减速器23、底座24，底座24转动安装在工作台2上，伺服电机17与减速器23连接，减速器23通过传动结构带动底座24转动，传动结构可以为齿轮传动结构，关节一3垂直固定在底座24上。

二关节4包含伺服电机17、减速器23，二关节4转动安装在一关节3上，三关节3包含伺服电机17、减速器23，三关节5转动安装在二关节4上，四关节6包含伺服电机17、减速器23，四关节6转动安装在三关节5上。

五关节7包含伺服电机17、减速器23、底座24，底座24转动安装在四关节6一端，伺服电机17与减速器23连接，减速器23通过传动结构带动五关节7转动。

控制方法：

1、上电初始化，主控制器10判断是否接收到上位机25发送的命令信号，如果未接收到，返回本步骤继续判断，否则，进入下一步；

2、通过角度传感器11采集的信号判断各关节是否在原点，若判断结果为是，则进入下一步，否则，各关节上的伺服电机17趋向于原点转动，然后返回判断各关节是否在原点；

3、各关节上的伺服电机17旋转，使末端工具9进入指定工作位置；

4、通过角度传感器11采集的信号判断末端工具9是否进入指定工作位置，若判断结果为是，则进入下一步，否则返回上一步；

5、视觉定位系统确定末端工具9的操作始点，并且判断该操作始点是否与设计的位置相同，如果为是，则进下一步，如果为否，则在主控制器10内计算操作始点与设计的位置的区别，再返回步骤3；

6、末端工具9进行工作；

6、末端工具9为液压手动工具时，通过压力传感器12采集的信号判断是否抓取到物体，若判断结果为是，六自由度工业机器人1将物体放在指定为位置，完成工作，否则，返回上一步，末端工具9为轨迹喷涂工具时，主控制器10控制各关节上的伺服电机17转动，完成喷涂图案。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种六自由度工业机器人控制系统，包括六自由度工业机器人本体，所述六自由度工业机器人本体上设有工作台、一关节、二关节、三关节、四关节、五关节、六关节和末端工具，每个关节上均设置有伺服电机提供动力，其特征在于，还包括主控制器、角度传动器、压力传感器、油路系统和视觉定位系统，主控制器上设置有PLC控制器，分别控制每台伺服电机，包括每台伺服电机的启动、停止、转动角度,角度传感器检测每个关节的转动角度，油路系统安装在各关节侧面，最后与六关节连接，所述六关节为伸缩油缸，末端工具安装在六关节的活塞端上，视觉定位系统包含CPU处理单元、图像采集卡、I/O卡、CDD相机，CDD相机安装在末端工具上，并将获得的图像通过图像采集卡发送至CPU处理单元，PLC控制器将控制伺服电机的信息，通过I/O卡反馈给CPU处理单元，CPU处理单元位于主控制器内。

2.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人控制系统，其特征在于，所述一关节包含伺服电机、减速器、底座，底座转动安装在工作台上，伺服电机与减速器连接，减速器通过传动结构带动底座转动，关节一垂直固定在底座上。

3.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人控制系统，其特征在于，所述二关节包含伺服电机、减速器，所述二关节转动安装在所述一关节上，所述三关节包含伺服电机、减速器，所述三关节转动安装在所述二关节上，所述四关节包含伺服电机、减速器，所述四关节转动安装在所述三关节上。

4.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人控制系统，其特征在于，所述五关节包含伺服电机、减速器、底座，底座转动安装在所述四关节一端，伺服电机与减速器连接，减速器通过传动结构带动所述五关节转动。

5.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人控制系统，其特征在于，所述六关节端面上设置有安装法兰。

6.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人控制系统，其特征在于，所述末端工具可安装液压手动工具或轨迹喷涂工具。