一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于：所述的電控系統(tǒng)采用PC-BASE構(gòu)架形式進(jìn)行搭建，即機(jī)柜中設(shè)有電源模塊、輔助電源模塊分別連接工控機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器，工控機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行雙向通信；所述的工控機(jī)內(nèi)部設(shè)有碼垛寄存器模塊、變加速PID寄存器模塊以及內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊。由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用”PC-BASE”構(gòu)架形式，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，節(jié)能降耗，可擴(kuò)展機(jī)器人運(yùn)動(dòng)變加速時(shí)間和PID功能，這樣可節(jié)省碼垛、卸跺時(shí)間，具有很好的穩(wěn)定性，性價(jià)比很高。
【專利說(shuō)明】—種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碼垛工業(yè)機(jī)器人，特別涉及一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)碼垛機(jī)器人屬于典型的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)效率，增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件、優(yōu)化作業(yè)布局貢獻(xiàn)巨大，其應(yīng)用的數(shù)量和質(zhì)量標(biāo)志企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的先進(jìn)水平?？刂葡到y(tǒng)是工業(yè)碼垛機(jī)器人最為重要的組成部分，對(duì)機(jī)器人碼垛功能的實(shí)現(xiàn)及作業(yè)性能的保障起著至關(guān)重要的的作用，直接決定著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度及工作效果。
[0003]目前在用的工業(yè)碼垛機(jī)器人采用“工控機(jī)+板卡控制器+驅(qū)動(dòng)器”形式的控制系統(tǒng)，雖然操作簡(jiǎn)單，但是穩(wěn)定性能和可靠性都相當(dāng)較低。無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需求。
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，為碼垛工業(yè)機(jī)器人提供一種新型的電控系統(tǒng)，使得碼垛機(jī)器人可以進(jìn)行功能擴(kuò)展，并且近一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，使其可以根據(jù)需要進(jìn)行功能擴(kuò)展，并且近一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的電控系統(tǒng)采用PC-BASE構(gòu)架形式進(jìn)行搭建，即機(jī)柜中設(shè)有電源模塊、輔助電源模塊分別連接工控機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器，工控機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行雙向通信；所述的工控機(jī)內(nèi)部設(shè)有碼垛寄存器模塊、變加速PID寄存器模塊以及內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊。
[0007]所述的工控機(jī)為碼垛寄存器模塊計(jì)算出所有碼垛點(diǎn)位置，并把位置傳輸給內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊；變加速PID寄存器模塊根據(jù)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊反饋的位置調(diào)用不同PID參數(shù)、速度和加速度給內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊，內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊一邊接受伺服驅(qū)動(dòng)器所反饋的當(dāng)前位置，一邊傳輸下一周期需要的位置、速度、加速度和PID參數(shù)給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)6工作。
[0008]所述的電控系統(tǒng)首先根據(jù)用戶設(shè)置的碼垛模式、初始點(diǎn)位置和碼垛參數(shù)算出后續(xù)點(diǎn)的位置，并且根據(jù)輸入的機(jī)器人參數(shù)，算出碼垛點(diǎn)有無(wú)超出工作范圍；碼垛點(diǎn)計(jì)算得出后，需要在碼垛時(shí)，通過(guò)界面指令逐個(gè)發(fā)出。
[0009]所述的電控系統(tǒng)首先測(cè)試機(jī)器人在各種位置的PID參數(shù)和運(yùn)行軌跡速度、加速度，然后存儲(chǔ)到變加速PID寄存器模塊；內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊單元實(shí)時(shí)檢測(cè)在各種位置下，自適應(yīng)調(diào)整PID參數(shù)、加速度；根據(jù)用戶設(shè)計(jì)的碼垛運(yùn)行軌跡和伺服驅(qū)動(dòng)器返回的伺服驅(qū)動(dòng)位置、速度參數(shù)，內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊會(huì)選取最優(yōu)的PID和速度、加速度參數(shù)給伺服驅(qū)動(dòng)器，控制伺服運(yùn)動(dòng)。
[0010]所述的機(jī)柜上設(shè)有操作面板連接電源模塊。
[0011 ] 所述的機(jī)柜內(nèi)設(shè)有散熱片和風(fēng)扇。[0012]一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用” PC-BASE”構(gòu)架形式，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，節(jié)能降耗，可擴(kuò)展機(jī)器人運(yùn)動(dòng)變加速時(shí)間和PID功能，這樣可節(jié)省碼垛、卸跺時(shí)間，具有很好的穩(wěn)定性，性價(jià)比很高，適于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，碼垛功能通過(guò)位置參數(shù)設(shè)定模塊可以進(jìn)行寄存器參數(shù)、動(dòng)作模式以及位置數(shù)據(jù)的設(shè)定、位置測(cè)試等，從而使該模塊的運(yùn)行準(zhǔn)備和工作調(diào)試變得簡(jiǎn)便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；
[0014]圖1為本發(fā)明一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)的原理圖；
[0016]圖3為本發(fā)明一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系的碼垛軟件流程圖；
[0017]圖4為本發(fā)明一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)變加速PID軟件流程圖；
[0018]在圖1-2中，1、工控機(jī)；2、碼垛寄存器模塊；3、變加速PID寄存器模塊；4、內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊；5、伺服驅(qū)動(dòng)器；6、電機(jī)；7、操作面板；8、電源模塊；9、輔助電源模塊；10、散熱片；11、風(fēng)扇；12、機(jī)柜。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1-2所示，本發(fā)明采用PC-BASE構(gòu)架形式進(jìn)行搭建，即機(jī)柜12中設(shè)有電源模塊8、輔助電源模塊9分別連接工控機(jī)I和伺服驅(qū)動(dòng)器5，工控機(jī)I與伺服驅(qū)動(dòng)器5進(jìn)行雙向通信；所述的工控機(jī)I內(nèi)部設(shè)有碼垛寄存器模塊2、變加速PID寄存器模塊3以及內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊4。機(jī)柜12上設(shè)有操作面板7連接電源模塊8。機(jī)柜12內(nèi)設(shè)有散熱片10和風(fēng)扇11。
[0020]其中操作面板7為接通或斷開控制單元的電源電壓，給電機(jī)上電，去電功能；散熱片10對(duì)工控機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和各電器元件起到散熱效果；風(fēng)扇11為電控采用雙循環(huán)通風(fēng)效果，給電柜內(nèi)部散熱；工控機(jī)I采用內(nèi)置英特爾雙核處理器的高性能、高可靠性的貝加萊工業(yè)計(jì)算機(jī)APC820，集分析運(yùn)算和運(yùn)動(dòng)控制于一體。APC820是針對(duì)各種惡劣環(huán)境而設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)中不帶內(nèi)部電纜，為實(shí)現(xiàn)最高等級(jí)的抗震性和操作安全性提供了保障；電源模塊8提供伺服驅(qū)動(dòng)器5直流電源，通過(guò)連接器給伺服驅(qū)動(dòng)器5提供電源實(shí)現(xiàn)共直流母線電壓；輔助電源模塊9輸出24V直流電源，給輔助設(shè)備電路供電的饋線或整流模塊；伺服驅(qū)動(dòng)器5為電機(jī)伺服控制單元。依據(jù)功率，配置模塊可控制I或2個(gè)軸電機(jī)。
[0021]工控機(jī)I為碼垛寄存器模塊2計(jì)算出所有碼垛點(diǎn)位置，并把位置傳輸給內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊4 ;變加速PID寄存器模塊3根據(jù)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊4反饋的位置調(diào)用不同PID參數(shù)、速度和加速度給內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊4，內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊4 一邊接受伺服驅(qū)動(dòng)器5所反饋的當(dāng)前位置，一邊傳輸下一周期需要的位置、速度、加速度和PID參數(shù)給伺服驅(qū)動(dòng)器5，伺服驅(qū)動(dòng)器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)6工作。
[0022]如圖3所示，碼垛功能實(shí)現(xiàn)方法為:
[0023](I)碼垛模式設(shè)置
[0024]碼垛模式:在工具坐標(biāo)下或世界坐標(biāo)系下，根據(jù)用戶示教點(diǎn)的位姿和后續(xù)點(diǎn)碼垛順序所確立的模式，該模式有15種，根據(jù)坐標(biāo)系方向分為:Z，Y, X，ZX, ZY, YX, XZ, YZ, XY, ZYX，ΖΧΥ, ΥΖΧ, ΥΧΖ, ΧΖΥ, XYZ,每種分別對(duì)應(yīng)碼垛序號(hào)
[0025](2)初始點(diǎn)設(shè)置
[0026]碼垛模式中先示教碼垛過(guò)渡點(diǎn)和第一個(gè)碼垛點(diǎn)，后續(xù)點(diǎn)過(guò)渡點(diǎn)和碼垛點(diǎn)根據(jù)初始點(diǎn)的位姿和參數(shù)的設(shè)置而得出
[0027](3)碼垛參數(shù)設(shè)置
[0028]碼垛的各實(shí)體位姿根據(jù)設(shè)置的參數(shù)算出，參數(shù)中包括碼垛實(shí)體各方向上的層數(shù)和各方向上碼垛實(shí)體之間距離
[0029](4)碼垛點(diǎn)計(jì)算
[0030]根據(jù)初始點(diǎn)位置，碼垛模式和參數(shù)設(shè)置，算出后續(xù)點(diǎn)的位置，以下列舉一種碼垛模式計(jì)算方法
[0031]如果用戶選擇ZYX碼垛模式，算法如下
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的電控系統(tǒng)采用PC-BASE構(gòu)架形式進(jìn)行搭建，即機(jī)柜(12)中設(shè)有電源模塊⑶、輔助電源模塊(9)分別連接工控機(jī)⑴和伺服驅(qū)動(dòng)器(5)，工控機(jī)(I)與伺服驅(qū)動(dòng)器(5)進(jìn)行雙向通信；所述的工控機(jī)(I)內(nèi)部設(shè)有碼垛寄存器模塊(2)、變加速PID寄存器模塊(3)以及內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的工控機(jī)(I)為碼垛寄存器模塊(2)計(jì)算出所有碼垛點(diǎn)位置，并把位置傳輸給內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊(4);變加速PID寄存器模塊(3)根據(jù)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊(4)反饋的位置調(diào)用不同PID參數(shù)、速度和加速度給內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊(4)，內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊(4) 一邊接受伺服驅(qū)動(dòng)器(5)所反饋的當(dāng)前位置，一邊傳輸下一周期需要的位置、速度、加速度和PID參數(shù)給伺服驅(qū)動(dòng)器(5)，伺服驅(qū)動(dòng)器(5)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(6)工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的電控系統(tǒng)首先根據(jù)用戶設(shè)置的碼垛模式、初始點(diǎn)位置和碼垛參數(shù)算出后續(xù)點(diǎn)的位置，并且根據(jù)輸入的機(jī)器人參數(shù)，算出碼垛點(diǎn)有無(wú)超出工作范圍；碼垛點(diǎn)計(jì)算得出后，需要在碼垛時(shí)，通過(guò)界面指令逐個(gè)發(fā)出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的電控系統(tǒng)首先測(cè)試機(jī)器人在各種位置的PID參數(shù)和運(yùn)行軌跡速度、加速度，然后存儲(chǔ)到變加速PID寄存器模塊(3);內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊單元(4)實(shí)時(shí)檢測(cè)在各種位置下，自適應(yīng)調(diào)整PID參數(shù)、加速度；根據(jù)用戶設(shè)計(jì)的碼垛運(yùn)行軌跡和伺服驅(qū)動(dòng)器(5)返回的伺服驅(qū)動(dòng)位置、速度參數(shù)，內(nèi)部運(yùn)動(dòng)控制模塊(4)會(huì)選取最優(yōu)的PID和速度、加速度參數(shù)給伺服驅(qū)動(dòng)器(5)，控制伺服運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的機(jī)柜(12)上設(shè)有操作面板(7)連接電源模塊(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碼垛工業(yè)機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述的機(jī)柜(12)內(nèi)設(shè)有散熱片(10)和風(fēng)扇(11)。
【文檔編號(hào)】B25J9/18GK103935771SQ201410194062
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】萬(wàn)君, 許禮進(jìn), 曾輝, 游瑋, 柳賀 申請(qǐng)人:安徽埃夫特智能裝備有限公司