機(jī)器人縫紉系統(tǒng)及其操作方法和系統(tǒng)的研發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)器人縫紉系統(tǒng)及其操作方法和系統(tǒng)的研發(fā)方法，包括1、添加附加軸：在六自由度機(jī)械臂末端通過串聯(lián)的方式安裝一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸。2、編程仿真：將編寫的縫紉機(jī)仿真程序運(yùn)行于教學(xué)控制器的機(jī)器人系統(tǒng)中。3、可控量關(guān)系仿真：將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)際工作過程中的轉(zhuǎn)速作為一號(hào)可控量，八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)速作為二號(hào)可控量，機(jī)器人末端的移動(dòng)速度作為三號(hào)可控量；通過MATLAB仿真。4、縫紉程序：將六自由度機(jī)械臂的末端在工作空間坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度值替換為縫紉機(jī)仿真程序中一號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)速度。本發(fā)明是基于機(jī)器人系統(tǒng)的縫紉工藝包，解決了縫紉機(jī)控制器和機(jī)器人控制器硬件成本浪費(fèi)的問題。
【專利說明】
機(jī)器人縫紉系統(tǒng)及其操作方法和系統(tǒng)的研發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是機(jī)器人縫紉系統(tǒng)及其操作方法和系統(tǒng)的研發(fā)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)縫紉行業(yè)中，通過移動(dòng)沙發(fā)皮具實(shí)現(xiàn)縫制，縫紉完成后將縫制的皮具制作成需要的形狀，這種方法適合于縫制平面皮具制品，無法適應(yīng)具有一定形狀的空間縫制，不能滿足高端縫紉業(yè)對(duì)于縫紉質(zhì)量要求。并且傳統(tǒng)縫紉的生產(chǎn)過程中離不開工人的操作，對(duì)于人工的需求非常巨大。
[0003]現(xiàn)有的3D縫紉技術(shù)分別通過縫紉機(jī)控制器和機(jī)器人控制器控制縫紉機(jī)和機(jī)器人，縫紉機(jī)和機(jī)器人之間采用通訊的方式配合工作，這種方法在硬件上過于浪費(fèi)，增加了開發(fā)成本，同時(shí)通訊控制器之間的通訊存在風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)際工作中需要機(jī)器人末端勻速移動(dòng)，很難適應(yīng)復(fù)雜的工作場(chǎng)合。
[0004]為了滿足高端縫紉業(yè)對(duì)于縫紉質(zhì)量的要求，同時(shí)減少大規(guī)模生產(chǎn)中的人員投入，人們采用機(jī)器人縫紉系統(tǒng)，對(duì)于縫紉行業(yè)向高端發(fā)展具有積極作用，硬件上將縫紉機(jī)控制系統(tǒng)集成于機(jī)器人控制系統(tǒng)中，消除控制器間通訊的風(fēng)險(xiǎn)，可以適應(yīng)復(fù)雜的工作場(chǎng)合。但是目前普遍的縫紉生產(chǎn)線自動(dòng)化水平不高，而且操作人員缺乏相關(guān)技能，還不能真正實(shí)現(xiàn)縫紉機(jī)器人生產(chǎn)線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出機(jī)器人縫紉系統(tǒng)及其操作方法和系統(tǒng)的研發(fā)方法。
[0006]機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的研發(fā)方法，包括以下步驟:
[0007](I)添加附加軸:在六自由度機(jī)械臂末端通過串聯(lián)的方式安裝一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸;所述一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸分別包括一號(hào)附加伺服電機(jī)、與一號(hào)附加伺服電機(jī)配合的一號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器和二號(hào)附加伺服電機(jī)、與二號(hào)附加伺服電機(jī)配合的二號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器，所述六自由度機(jī)械臂、一號(hào)附加軸、二號(hào)附加軸共同連接有一個(gè)八通道控制器，所述八通道控制器分別與六自由度機(jī)械臂中的六個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器、一號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器、二號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器相連;所述一號(hào)附加伺服電機(jī)控制縫紉機(jī)針;所述二號(hào)附加伺服電機(jī)控制機(jī)針平移裝置;所述機(jī)針通過機(jī)針平移裝置安裝于縫紉機(jī)上，機(jī)針平移裝置在縫紉機(jī)的機(jī)頭處往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0008](2)編程仿真:仿真教學(xué)平臺(tái)具有教學(xué)控制器、與教學(xué)控制器相匹配的一號(hào)至八號(hào)共8個(gè)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器、與8個(gè)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)相連的一號(hào)至八號(hào)共8個(gè)教學(xué)伺服電機(jī)以及一臺(tái)顯示器;將編寫的縫紉機(jī)仿真程序運(yùn)行于教學(xué)控制器的機(jī)器人系統(tǒng)中，當(dāng)縫紉機(jī)仿真程序執(zhí)行時(shí)，將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)顯示在屏幕上；
[0009](3)可控量關(guān)系仿真:將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)際工作過程中的轉(zhuǎn)速作為一號(hào)可控量，八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)速作為二號(hào)可控量，機(jī)器人末端的移動(dòng)速度作為三號(hào)可控量;通過MATLAB仿真，得出一號(hào)可控量，二號(hào)可控量和三號(hào)可控量之間的關(guān)系式;將三者的關(guān)系式寫入步驟(2)中的縫紉仿真程序中，機(jī)器人末端速度值在縫紉仿真程序中以教學(xué)控制器的一號(hào)通道表示;通過教學(xué)控制器使三號(hào)通道對(duì)應(yīng)的三號(hào)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器控制三號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)，三號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)時(shí)速度以10秒內(nèi)的速度曲線顯示于屏幕上；七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)分別以教學(xué)控制器的七號(hào)通道和八號(hào)通道表示，七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)時(shí)速度均以10秒內(nèi)速度曲線的方式顯示于屏幕上;七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)分別對(duì)應(yīng)于一號(hào)附加伺服電機(jī)和二號(hào)附加伺服電機(jī)。
[0010](4)縫紉程序:將六自由度機(jī)械臂的末端在工作空間坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度值實(shí)時(shí)保存于三號(hào)可控量中，替換掉縫紉機(jī)仿真程序中一號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)速度;將更改后的縫紉程序?qū)懭霗C(jī)器人系統(tǒng)中，在機(jī)器人系統(tǒng)示教程序中加入控制縫紉機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的代碼，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)過程中的縫紉動(dòng)作。
[0011 ]在縫紉軌跡確定過程中，以縫紉針位作為工具中心點(diǎn)，確定機(jī)器人末端工具坐標(biāo)，以被縫制皮革所處位置確定縫紉位置的工件坐標(biāo)，其中縫紉針位為縫紉機(jī)器人開始下針時(shí)縫紉針?biāo)幍奈恢?縫紉機(jī)器人沿目標(biāo)縫紉軌跡移動(dòng)，生成縫紉軌跡示教文件，目標(biāo)縫紉軌跡就是工具中心點(diǎn)位置移動(dòng)的軌跡。
[0012]在縫紐零點(diǎn)確定時(shí)，縫紐軌跡示教文件生成后，在縫紐軌跡示教文件的起針位置點(diǎn)前加入縫紐初始化指令，機(jī)器人按照縫紐軌跡運(yùn)動(dòng)，在起針位置點(diǎn)處縫紐機(jī)初始化，縫紐機(jī)初始化就是機(jī)針平移裝置移動(dòng)至縫紉機(jī)上安裝的限位開關(guān)報(bào)警位置，八通道控制器獲取報(bào)警信號(hào)后，機(jī)針平移裝置反向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行固定距離的平移，并以反向運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置作為機(jī)針平移裝置零點(diǎn)位置。
[0013]機(jī)器人縫紉系統(tǒng)，包括一套20公斤機(jī)器人系統(tǒng)、縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及縫紉機(jī)。其中20公斤機(jī)器人系統(tǒng)包括20公斤六自由度機(jī)械臂、電控柜系統(tǒng)，所述電控柜系統(tǒng)控制六自由度機(jī)械臂、縫紉機(jī)、縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器。所述電控柜系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連的機(jī)器人控制器、編碼器端子板、為機(jī)器人控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電的電源模塊、控制對(duì)應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的繼電器模塊以及各種端子和與控制器相連的示教器等部分。使用時(shí)，將縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器安裝在機(jī)器人電控柜內(nèi)部，縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過編碼器端子板與機(jī)器人控制器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接由電源模塊接入220V交流電。將縫紉機(jī)安裝于六自由度機(jī)械臂末端位置，通過縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制縫紉機(jī)。
[0014]機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的操作步驟為:機(jī)器人控制器啟動(dòng)后，機(jī)器人系統(tǒng)初始化，并開始進(jìn)行參數(shù)信息設(shè)置及讀取，參數(shù)信息設(shè)置及讀取的范圍包括文件管理信息、示教程序、坐標(biāo)系管理信息、1邏輯管理信息(模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出)和縫紉程序參數(shù)管理信息。從外存讀入內(nèi)存，從內(nèi)存中讀入示教文件，機(jī)器人軌跡示教程序開始執(zhí)行，同時(shí)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令開始傳遞，然后縫紉程序線程開始，之后判斷縫紉線程是否結(jié)束，如果縫紉程序線程結(jié)束，線程終止，縫紉軌跡示教程序結(jié)束，對(duì)內(nèi)存中的參數(shù)信息進(jìn)行更新，并重新進(jìn)行參數(shù)信息設(shè)置及讀取，如果縫紉程序線程結(jié)束后，縫紉軌跡示教程序沒有結(jié)束，則機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)縫紉程序線程繼續(xù)執(zhí)行。
[0015]縫紉機(jī)器人沿著縫紉軌跡運(yùn)動(dòng)過程中，縫紉機(jī)針在零點(diǎn)位置時(shí)，機(jī)針平移裝置反向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)縫紉動(dòng)作開始，使縫紉機(jī)相對(duì)于目標(biāo)皮革靜止，縫紉針插入目標(biāo)皮具，經(jīng)過下針位后，縫紉針從目標(biāo)皮具抽出時(shí)為一個(gè)縫紉動(dòng)作的結(jié)束，縫紉針回到縫紉針位置，接著向上針位運(yùn)動(dòng)，機(jī)針平移裝置以數(shù)倍于機(jī)器人末端的速度同向于機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)，此時(shí)為回針動(dòng)作，當(dāng)機(jī)針由上針位重新移動(dòng)至縫紉針位，機(jī)針平移裝置移動(dòng)至初始位置，為一個(gè)回針動(dòng)作結(jié)束;上針位為縫紉機(jī)針縫紉過程中所處的最上方位置，下針位為縫紉機(jī)針縫紉過程中所處的最下方位置。
[0016]所述目標(biāo)軌跡可以是空間軌跡，通過操作移動(dòng)工具中心位置在空間中的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明是基于機(jī)器人系統(tǒng)的縫紉工藝包，解決了縫紉機(jī)控制器和機(jī)器人控制器硬件成本浪費(fèi)的問題，降低了通訊過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)問題，同時(shí)解決了現(xiàn)有3D縫紉無法解決的變速狀態(tài)下縫紉效果不佳，無法適應(yīng)復(fù)雜縫紉環(huán)境的問題。
[0019]所設(shè)計(jì)的縫紉工藝包，功能強(qiáng)大，可以設(shè)置縫紉過程中所需要的縫紉參數(shù)，同時(shí)界面簡(jiǎn)潔，操作方便。并且給調(diào)試人員預(yù)留了調(diào)試界面，方便了實(shí)際使用中對(duì)程序功能的修改和添加。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0021]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)動(dòng)作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述。
[0023]機(jī)器人縫紉系統(tǒng)及其操作方法和系統(tǒng)的研發(fā)方法，研發(fā)過程中所涉及到的硬件部分為:一套20公斤機(jī)器人系統(tǒng)、縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及縫紉機(jī)。其中20公斤機(jī)器人系統(tǒng)包括20公斤六自由度機(jī)械臂、電控柜系統(tǒng)。所述電控柜系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人控制器、編碼器端子板、電源模塊、繼電器模塊以及各種端子和示教器等部分。硬件上將縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器安裝在機(jī)器人電控柜內(nèi)部，縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過編碼器端子板與機(jī)器人控制器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接由電源模塊入220V交流電。將縫紉機(jī)安裝于六自由度機(jī)械臂末端位置，通過縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制縫紉機(jī)。
[0024]研發(fā)方法包括以下步驟:
[0025](I)添加附加軸:在六自由度機(jī)械臂末端通過串聯(lián)的方式安裝一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸;所述一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸分別包括一號(hào)附加伺服電機(jī)、與一號(hào)附加伺服電機(jī)配合的一號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器和二號(hào)附加伺服電機(jī)、與二號(hào)附加伺服電機(jī)配合的二號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器，所述六自由度機(jī)械臂、一號(hào)附加軸、二號(hào)附加軸共同連接有一個(gè)八通道控制器，所述八通道控制器分別與六自由度機(jī)械臂中的六個(gè)伺服電機(jī)、一號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器、二號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器相連;所述一號(hào)附加伺服電機(jī)控制縫紉機(jī)針;所述二號(hào)附加伺服電機(jī)控制機(jī)針平移裝置;所述機(jī)針通過機(jī)針平移裝置安裝于縫紉機(jī)上，機(jī)針平移裝置在縫紉機(jī)的機(jī)頭處往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0026](2)編程仿真:仿真教學(xué)平臺(tái)具有教學(xué)控制器、與教學(xué)控制器相匹配的一號(hào)至八號(hào)共8個(gè)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器、與8個(gè)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)相連的一號(hào)至八號(hào)共8個(gè)教學(xué)伺服電機(jī)以及一臺(tái)顯示器;將編寫的縫紉機(jī)仿真程序運(yùn)行于教學(xué)控制器的機(jī)器人系統(tǒng)中，當(dāng)縫紉機(jī)仿真程序執(zhí)行時(shí)，將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)顯示在屏幕上；
[0027](3)可控量關(guān)系仿真:將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)際工作過程中的轉(zhuǎn)速作為一號(hào)可控量，八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)速作為二號(hào)可控量，機(jī)器人末端的移動(dòng)速度作為三號(hào)可控量;通過MATLAB仿真，得出一號(hào)可控量，二號(hào)可控量和三號(hào)可控量之間的關(guān)系式;將三者的關(guān)系式寫入步驟(2)中的縫紉仿真程序中，機(jī)器人末端速度值在縫紉仿真程序中以教學(xué)控制器的一號(hào)通道表示;通過教學(xué)控制器使三號(hào)通道對(duì)應(yīng)的三號(hào)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器控制三號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)，三號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)時(shí)速度以10秒內(nèi)的速度曲線顯示于屏幕上；七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)分別以教學(xué)控制器的七號(hào)通道和八號(hào)通道表示，七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)時(shí)速度均以10秒內(nèi)速度曲線的方式顯示于屏幕上;七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)分別對(duì)應(yīng)于一號(hào)附加伺服電機(jī)和二號(hào)附加伺服電機(jī)。
[0028](5)縫紉程序:將六自由度機(jī)械臂的末端在工作空間坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度值實(shí)時(shí)保存于三號(hào)可控量中，替換掉縫紉機(jī)仿真程序中一教學(xué)伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)速度;將更改后的縫紉程序?qū)懭霗C(jī)器人系統(tǒng)中，在機(jī)器人系統(tǒng)示教程序中加入控制縫紉機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的代碼，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)過程中的縫紉動(dòng)作。
[0029]在縫紉軌跡確定過程中，以縫紉針位作為工具中心點(diǎn)，確定機(jī)器人末端工具坐標(biāo)，以被縫制皮革所處位置確定縫紉位置的工件坐標(biāo)，其中縫紉針位為縫紉機(jī)器人開始下針時(shí)縫紉針?biāo)幍奈恢?縫紉機(jī)器人沿目標(biāo)縫紉軌跡移動(dòng)，生成縫紉軌跡示教文件，目標(biāo)縫紉軌跡就是工具中心點(diǎn)位置移動(dòng)的軌跡。
[0030]在縫紐零點(diǎn)確定時(shí)，縫紐軌跡示教文件生成后，在縫紐軌跡示教文件的起針位置點(diǎn)前加入縫紐初始化指令，機(jī)器人按照縫紐軌跡運(yùn)動(dòng)，在起針位置點(diǎn)處縫紐機(jī)初始化，縫紐機(jī)初始化就是機(jī)針平移裝置移動(dòng)至縫紉機(jī)上安裝的限位開關(guān)報(bào)警位置，八通道控制器獲取報(bào)警信號(hào)后，機(jī)針平移裝置反向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行固定距離的平移，并以反向運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置作為機(jī)針平移裝置零點(diǎn)位置。
[0031]縫紉機(jī)器人沿著縫紉軌跡運(yùn)動(dòng)過程中，縫紉機(jī)針在零點(diǎn)位置時(shí)，機(jī)針平移裝置反向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)縫紉動(dòng)作開始，使縫紉機(jī)相對(duì)于目標(biāo)皮革靜止，縫紉針插入目標(biāo)皮具，經(jīng)過下針位后，縫紉針從目標(biāo)皮具抽出時(shí)為一個(gè)縫紉動(dòng)作的結(jié)束，縫紉針回到縫紉針位置，接著向上針位運(yùn)動(dòng)，機(jī)針平移裝置以數(shù)倍于機(jī)器人末端的速度同向于機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)，此時(shí)為回針動(dòng)作，當(dāng)機(jī)針由上針位重新移動(dòng)至縫紉針位，機(jī)針平移裝置移動(dòng)至初始位置，為一個(gè)回針動(dòng)作結(jié)束;上針位為縫紉機(jī)針縫紉過程中所處的最上方位置，下針位為縫紉機(jī)針縫紉過程中所處的最下方位置。
[0032]所述目標(biāo)軌跡可以是空間軌跡，通過操作移動(dòng)工具中心位置在空間中的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。所述縫紉機(jī)器人的行程規(guī)劃是基于機(jī)器人控制器實(shí)現(xiàn)的，可以選擇通過人工示教的方式規(guī)劃?rùn)C(jī)器人行程軌跡，也可以選擇機(jī)器人離線仿真程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人行程軌跡的規(guī)劃。
[0033]縫紉機(jī)機(jī)頭具有機(jī)針和機(jī)針穿刺機(jī)構(gòu)，機(jī)針穿刺機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)針進(jìn)行針刺動(dòng)作，從而完成縫紉;縫紉機(jī)安裝于機(jī)器人末端，由機(jī)器人控制，按照示教軌跡運(yùn)行后開始縫紉；所述縫紉機(jī)上具有機(jī)針平移裝置，在縫紉時(shí)，機(jī)針平移裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)針相對(duì)于縫紉機(jī)機(jī)頭平移運(yùn)動(dòng)。
[0034]縫紉時(shí)，在一個(gè)針刺動(dòng)作周期內(nèi)，機(jī)針平移裝置的運(yùn)動(dòng)分為兩段，一段的運(yùn)動(dòng)速度與機(jī)器人末端相同且方向相反，另一段的運(yùn)動(dòng)方向與機(jī)器人末端相同且速度大于縫紉機(jī)機(jī)頭速度。機(jī)針平移裝置與機(jī)器人末端速度相同且方向相反的過程中，縫紉機(jī)機(jī)頭穿刺機(jī)構(gòu)執(zhí)行穿刺動(dòng)作，一個(gè)機(jī)針穿刺周期對(duì)應(yīng)一個(gè)針距。
[0035]縫紉機(jī)器人在變速移動(dòng)過程實(shí)現(xiàn)精確的在目標(biāo)點(diǎn)處扎孔，縫紉機(jī)扎針?biāo)俣入S著機(jī)器人末端速度的變化而變化，縫紉精度對(duì)于縫紉軌跡的依賴性較低。當(dāng)縫紉過程中出現(xiàn)斷電等事故時(shí)，縫紉機(jī)可以立刻停止工作，再次接通電源后，縫紉機(jī)器人按照斷電前位置繼續(xù)縫紉任務(wù)。無需對(duì)機(jī)針重新較準(zhǔn)，可以適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。
[0036]如圖1所示，縫紉機(jī)器人程序流程為:機(jī)器人控制器啟動(dòng)后，機(jī)器人系統(tǒng)初始化，并開始進(jìn)行參數(shù)信息設(shè)置及讀取，參數(shù)信息設(shè)置及讀取的范圍包括文件管理信息、示教程序、坐標(biāo)系管理信息、1邏輯管理信息(數(shù)字量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出)和縫纟刃程序參數(shù)管理信息。從機(jī)器人控制器的外存讀入機(jī)器人控制器的內(nèi)存，從內(nèi)存中讀入縫紉軌跡示教文件，縫紉軌跡示教序開始執(zhí)行，同時(shí)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令開始傳遞，然后縫紉程序線程開始，之后判斷縫紉線程是否結(jié)束，如果縫紉程序線程結(jié)束，線程終止，縫紉軌跡示教程序結(jié)束，對(duì)內(nèi)存中的參數(shù)信息進(jìn)行更新，并重新進(jìn)行參數(shù)信息設(shè)置及讀取，如果縫紉程序線程結(jié)束后，縫紉軌跡示教程序沒有結(jié)束，則機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)縫紉程序線程繼續(xù)執(zhí)行。
[0037]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的研發(fā)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)添加附加軸:在六自由度機(jī)械臂末端通過串聯(lián)的方式安裝一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸;所述一號(hào)附加軸和二號(hào)附加軸分別包括一號(hào)附加伺服電機(jī)、與一號(hào)附加伺服電機(jī)配合的一號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器和二號(hào)附加伺服電機(jī)、與二號(hào)附加伺服電機(jī)配合的二號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器，所述六自由度機(jī)械臂、一號(hào)附加軸、二號(hào)附加軸共同連接有一個(gè)八通道控制器，所述八通道控制器分別與六自由度機(jī)械臂中的六個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器、一號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器、二號(hào)附加伺服驅(qū)動(dòng)器相連;所述一號(hào)附加伺服電機(jī)控制縫紉機(jī)針;所述二號(hào)附加伺服電機(jī)控制機(jī)針平移裝置;所述機(jī)針通過機(jī)針平移裝置安裝于縫紉機(jī)上，機(jī)針平移裝置在縫紉機(jī)的機(jī)頭處往復(fù)運(yùn)動(dòng)； (2)編程仿真:仿真教學(xué)平臺(tái)具有教學(xué)控制器、與教學(xué)控制器相匹配的一號(hào)至八號(hào)共8個(gè)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器、與8個(gè)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)相連的一號(hào)至八號(hào)共8個(gè)教學(xué)伺服電機(jī)以及一臺(tái)顯示器;將編寫的縫紉機(jī)仿真程序運(yùn)行于教學(xué)控制器的機(jī)器人系統(tǒng)中，當(dāng)縫紉機(jī)仿真程序執(zhí)行時(shí)，將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)顯示在屏幕上； (3)可控量關(guān)系仿真:將七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)際工作過程中的轉(zhuǎn)速作為一號(hào)可控量，八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)速作為二號(hào)可控量，機(jī)器人末端的移動(dòng)速度作為三號(hào)可控量;通過MATLAB仿真，得出一號(hào)可控量，二號(hào)可控量和三號(hào)可控量之間的關(guān)系式；將三者的關(guān)系式寫入步驟(2)中的縫紉仿真程序中，機(jī)器人末端速度值在縫紉仿真程序中以教學(xué)控制器的三號(hào)通道表示;通過教學(xué)控制器使三號(hào)通道對(duì)應(yīng)的三號(hào)教學(xué)伺服驅(qū)動(dòng)器控制三號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)，三號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)時(shí)速度以10秒內(nèi)的速度曲線顯示于屏幕上;七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)分別以教學(xué)控制器的七號(hào)通道和八號(hào)通道表示，七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)實(shí)時(shí)速度均以10秒內(nèi)速度曲線的方式顯示于屏幕上;七號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)和八號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)分別對(duì)應(yīng)于一號(hào)附加伺服電機(jī)和二號(hào)附加伺服電機(jī)； (4)縫紉程序:將六自由度機(jī)械臂的末端在工作空間坐標(biāo)系下的移動(dòng)速度值實(shí)時(shí)保存于三號(hào)可控量中，替換掉縫紉機(jī)仿真程序中一號(hào)教學(xué)伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)速度;將更改后的縫紉程序?qū)懭霗C(jī)器人系統(tǒng)中，在機(jī)器人系統(tǒng)示教程序中加入控制縫紉機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的代碼，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)過程中的縫紉動(dòng)作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的研發(fā)方法，其特征在于:在縫紉軌跡確定過程中，以縫紉針位作為工具中心點(diǎn)，確定機(jī)器人末端工具坐標(biāo)，以被縫制皮革所處位置確定縫紐位置的工件坐標(biāo)，其中縫紐針位為縫紐機(jī)器人開始下針時(shí)縫紐針?biāo)幍奈恢?縫紉機(jī)器人沿目標(biāo)縫紉軌跡移動(dòng)，生成縫紉軌跡示教文件，目標(biāo)縫紉軌跡就是工具中心點(diǎn)位置移動(dòng)的軌跡。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的研發(fā)方法，其特征在于:在縫紉零點(diǎn)確定時(shí)，縫紉軌跡示教文件生成后，在縫紉軌跡示教文件的起針位置點(diǎn)前加入縫紉初始化指令，機(jī)器人按照縫紉軌跡運(yùn)動(dòng)，在起針位置點(diǎn)處縫紉機(jī)初始化，縫紉機(jī)初始化就是機(jī)針平移裝置移動(dòng)至縫紉機(jī)上安裝的限位開關(guān)報(bào)警位置，八通道控制器獲取報(bào)警信號(hào)后，機(jī)針平移裝置反向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行固定距離的平移，并以反向運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置作為機(jī)針平移裝置零點(diǎn)位置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的研發(fā)方法，其特征在于:縫紉機(jī)器人沿著縫紐軌跡運(yùn)動(dòng)過程中，縫紐機(jī)針在零點(diǎn)位置時(shí)，機(jī)針平移裝置反向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)縫紐動(dòng)作開始，使縫紉機(jī)相對(duì)于目標(biāo)皮革靜止，縫紉針插入目標(biāo)皮具，經(jīng)過下針位后，縫紉針從目標(biāo)皮具抽出時(shí)為一個(gè)縫紉動(dòng)作的結(jié)束，縫紉針回到縫紉針位置，接著向上針位運(yùn)動(dòng)，機(jī)針平移裝置以數(shù)倍于機(jī)器人末端的速度同向于機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)，此時(shí)為回針動(dòng)作，當(dāng)機(jī)針由上針位重新移動(dòng)至縫紉針位，機(jī)針平移裝置移動(dòng)至初始位置，為一個(gè)回針動(dòng)作結(jié)束;上針位為縫紉機(jī)針縫紉過程中所處的最上方位置，下針位為縫紉機(jī)針縫紉過程中所處的最下方位置。5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的研發(fā)方法，其特征在于:目標(biāo)軌跡可以是空間軌跡，通過操作移動(dòng)工具中心位置在空間中的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人縫紉系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)器人系統(tǒng)、縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及縫紉機(jī)，所述機(jī)器人系統(tǒng)包括六自由度機(jī)械臂、電控柜系統(tǒng)，所述電控柜系統(tǒng)控制六自由度機(jī)械臂、縫紉機(jī)、縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器;所述電控柜系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連的機(jī)器人控制器、編碼器端子板、為機(jī)器人控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電的電源模塊、控制對(duì)應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的繼電器模塊以及與控制器相連的示教器;縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過編碼器端子板與機(jī)器人控制器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接由電源模塊接入220V交流電；將縫紉機(jī)安裝于六自由度機(jī)械臂末端位置，通過縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制縫紉機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人縫紉系統(tǒng)的操作方法，其特征在于:機(jī)器人控制器啟動(dòng)后，機(jī)器人系統(tǒng)初始化，并開始進(jìn)行參數(shù)信息設(shè)置及讀取，參數(shù)信息設(shè)置及讀取的范圍包括文件管理信息、示教程序、坐標(biāo)系管理信息、1邏輯管理信息(數(shù)字量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出)和縫紉程序參數(shù)管理信息;從機(jī)器人控制器的外存讀入機(jī)器人控制器的內(nèi)存，從內(nèi)存中讀入縫紉軌跡示教文件，縫紉軌跡示教程序開始執(zhí)行，同時(shí)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令開始傳遞，然后縫紉程序線程開始，之后判斷縫紉線程是否結(jié)束，如果縫紉程序線程結(jié)束，縫紉軌跡示教程序結(jié)束，對(duì)內(nèi)存中的參數(shù)信息進(jìn)行更新，并重新進(jìn)行參數(shù)信息設(shè)置及讀取，如果縫紉程序線程結(jié)束后，縫紉軌跡示教程序沒有結(jié)束，則機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令繼續(xù)執(zhí)行，同時(shí)縫紉程序線程繼續(xù)執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】D05B19/04GK106087262SQ201610465744
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】符榮華, 王鈺琳, 張聰, 成龍, 張洋, 王雪松
【申請(qǐng)人】蕪湖固高自動(dòng)化技術(shù)有限公司