專利名稱：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，經(jīng)常采用可編程邏輯控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的控制?？删幊踢壿嬁刂破魇褂脴?biāo)準(zhǔn)的編程語言和簡單便捷操作界面吸引了廣大用戶，但是在運(yùn)動(dòng)控制方面非其所長。工業(yè)機(jī)器人一般采用4-6個(gè)軸通過并聯(lián)和/或串聯(lián)的方式聯(lián)接。因此，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程一般極為復(fù)雜。為此，可以考慮采用運(yùn)動(dòng)控制器(Motion Controller)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行高效且精確的控制，但是現(xiàn)在機(jī)器人控制的編程語言往往·是其廠商定制的專用編程語言和環(huán)境，用戶需要通過專門的培訓(xùn)才能利用此類編程語言來控制工業(yè)機(jī)器人。用戶為此不得不耗費(fèi)大量時(shí)間和精力來掌握此類編程語言，這就大大降低了用戶滿意度。工業(yè)機(jī)器人在大量領(lǐng)域中獲得應(yīng)用，例如，在食品加工業(yè)中，機(jī)器人可以在傳送帶上拾取食品等物件，來代替手工操作，從而極大地降低了人力成本。然而，在此類應(yīng)用中，當(dāng)前的機(jī)器人拾取操作存在精度嚴(yán)重不足也不易根據(jù)具體情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)等缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，旨在對(duì)PLC與運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行有效組合，使二者能夠相互之間取長補(bǔ)短，同時(shí)在傳送帶應(yīng)用中使機(jī)器人的拾取操作變得更為精確且易于調(diào)節(jié)。具體而言，本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器；運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器與可編程邏輯控制器雙向通信連接；伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制器雙向通信連接，并且該伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)連接到機(jī)器人；傳送跟蹤模塊，該傳送跟蹤模塊與可編程邏輯控制器雙向通信連接；傳送帶和相機(jī)，所述傳送帶和相機(jī)各自與傳送跟蹤模塊雙向通信連接。優(yōu)選地，可編程邏輯控制器與運(yùn)動(dòng)控制器集成在同一中央處理單元中。更優(yōu)選地，在可編程邏輯控制器與運(yùn)動(dòng)控制器之間所采用的通信介質(zhì)是共享的內(nèi)存儲(chǔ)器。更優(yōu)選地，在運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間所采用的通信介質(zhì)是系統(tǒng)總線?？蛇x地，可編程邏輯控制器與運(yùn)動(dòng)控制器各自設(shè)置在兩個(gè)不同的中央處理單元中?？蛇x地，所述兩個(gè)不同的中央處理單元之間所采用的通信介質(zhì)是系統(tǒng)總線。優(yōu)選地，可編程邏輯控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器集成在同一中央處理單元中。更優(yōu)選地，可編程邏輯控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器兩兩之間的通信介質(zhì)均為共享的內(nèi)存儲(chǔ)器。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括安全模塊，可編程邏輯控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器各自與安全模塊雙向通信連接。更優(yōu)選地，在安全模塊與伺服驅(qū)動(dòng)器之間通過系統(tǒng)總線雙向通信連接，在安全模塊與PLC之間也通過系統(tǒng)總線雙向通信連接。優(yōu)選地，在可編程邏輯控制器與傳送跟蹤模塊之間通過以太網(wǎng)雙向通信連接。由于本實(shí)用新型對(duì)PLC和運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行有效組合，使二者相互取長補(bǔ)短，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的高效且精確的控制，又可以采用標(biāo)準(zhǔn)化編程語言且操作界面簡便快捷。同時(shí)在傳送帶應(yīng)用中使機(jī)器人的拾取操作變得更為精確且易于調(diào)節(jié)。

圖I示出根據(jù)本實(shí)用新型的組合采用PLC和運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制且在此基礎(chǔ)上控制機(jī)器人針對(duì)傳送帶的操作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型將PLC的軟控制引擎和運(yùn)動(dòng)控制器的軟引擎運(yùn)行在同一中央處理單元(CPU)模塊，并提供共享內(nèi)存作為它們之間的通信介質(zhì)，從而形成總控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。由于本實(shí)用新型對(duì)PLC和運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行有效組合，使二者相互取長補(bǔ)短，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的高效且精確的控制，又可以采用標(biāo)準(zhǔn)化編程語言且操作界面簡便快捷。在此基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型將機(jī)器人用于傳送帶，提出了一種針對(duì)傳送帶和攝像機(jī)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。需要注意的是，上文所提到的CPU并不限于特定類型，可以是普通臺(tái)式機(jī)中的CPU，也可以是筆記本上的CPU，甚至可以是用戶根據(jù)自身需求專門定制的CPU。在下文中，將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案。圖I示出根據(jù)本實(shí)用新型的組合采用PLC和運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制且在此基礎(chǔ)上控制機(jī)器人針對(duì)傳送帶的操作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，PLC與運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成雙向通信連接，隨后，運(yùn)動(dòng)控制器接著與伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行雙向通信連接，伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)連接至機(jī)器人。另外，PLC也與傳送跟蹤模塊建立雙向通信連接，而傳送帶和相機(jī)也各自與傳送跟蹤模塊建立雙向通信連接。在操作時(shí)，優(yōu)選地，PLC與運(yùn)動(dòng)控制器集成在同一 CPU中，PLC可以分析并執(zhí)行根據(jù)IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)所定義的可編程邏輯控制器語言。優(yōu)選地，在PLC與運(yùn)動(dòng)控制器之間所采用的通信介質(zhì)可以是共享的內(nèi)存儲(chǔ)器，這就使PLC與運(yùn)動(dòng)控制器之間的通信更為方便快捷。類似地，在運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間所采用的通信介質(zhì)也可以是共享的內(nèi)存儲(chǔ)器。由于PLC的存在，用戶可以通過標(biāo)準(zhǔn)化編程語言在操作界面上方便地進(jìn)行控制操作，通過CPU向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制指令。由于CPU中包含運(yùn)動(dòng)控制器，由此就可以確保(PU對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行高效且精確的控制。上文提到，工業(yè)機(jī)器人一般采用4-6個(gè)軸通過并聯(lián)和/或串聯(lián)的方式聯(lián)接。因此，當(dāng)用戶進(jìn)行控制操作并發(fā)出控制指令時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器可以將這一運(yùn)動(dòng)控制指令分解成機(jī)器人上的運(yùn)動(dòng)軸的各種運(yùn)動(dòng)指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的高效精確的運(yùn)動(dòng)控制。[0025]伺服驅(qū)動(dòng)器在接收到來自CPU的指令后隨即根據(jù)這一控制指令對(duì)機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，特別地，控制機(jī)器人上的電機(jī)，由此使機(jī)器人可以按照用戶的意圖進(jìn)行精確運(yùn)動(dòng)。例如，伺服驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)來自CPU的指令對(duì)機(jī)器人的電機(jī)進(jìn)行速度環(huán)、位置環(huán)、力矩環(huán)控制。上文提到，PLC與運(yùn)動(dòng)控制器之間，以及運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間，都進(jìn)行雙向通信連接。這就意味著，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀況也可以經(jīng)由伺服驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器通過操作界面反饋給用戶，由此使用戶可以根據(jù)反饋回的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀況實(shí)時(shí)地調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。由于本實(shí)用新型對(duì)PLC和運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行有效組合，使二者相互取長補(bǔ)短，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的高效且精確的控制，又可以采用標(biāo)準(zhǔn)化編程語言且操作界面簡便快捷。需要注意的是，盡管圖I中顯示出PLC與運(yùn)動(dòng)控制器集成在同一 CPU內(nèi)，而伺服驅(qū)動(dòng)器處于CPU之外，然而本實(shí)用新型并不限于此。根據(jù)本實(shí)用新型，更優(yōu)選地，PLC、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器三者均集成在同一 CPU之中，在PLC與運(yùn)動(dòng)控制器之間，以及在運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間，均通過共享的內(nèi)存儲(chǔ)器建立雙向通信連接，采用這一優(yōu)選方案，由于省去了這三者之間的系統(tǒng)總線連接，因此在這三者之間的通信將更為精確快捷。當(dāng)然，也可以考慮讓PLC、運(yùn)動(dòng)控制器各自設(shè)置在不同的兩個(gè)CPU中，在這兩個(gè)CPU之間通過系統(tǒng)總線建立雙向通信連接，盡管這并非優(yōu)選方案，但仍然落在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。上文還提到，PLC也與傳送跟蹤模塊建立雙向通信連接，而傳送帶和相機(jī)也各自與傳送跟蹤模塊建立雙向通信連接，這就構(gòu)成了一種針對(duì)傳送帶和相機(jī)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。當(dāng)傳送帶攜帶物品推進(jìn)時(shí)，相機(jī)觀察傳送帶的推進(jìn)狀況，同時(shí)，傳送帶上還可以裝備一個(gè)或多個(gè)傳感器，用于觀察物品在傳送帶中的情況(例如，物品相對(duì)于傳送帶的相對(duì)速度、物品在傳送帶中的位置等等)。相機(jī)和/傳感器所獲取的信息可以發(fā)送至傳送跟蹤模塊，再由傳送跟蹤模塊將相應(yīng)信息傳送至PLC。這就完成了針對(duì)傳送帶和相機(jī)所獲取信息的抓包/打包過程。由此，PLC所獲取的源自傳送帶和相機(jī)的信息就會(huì)相應(yīng)地顯示在PLC對(duì)應(yīng)的操作界面上。用戶就可以根據(jù)操作界面的顯示來相應(yīng)地通過運(yùn)動(dòng)控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器來相應(yīng)地調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整機(jī)器人針對(duì)傳送帶上物品的拾取操作。通過上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型巧妙地提出了一種針對(duì)傳送帶和相機(jī)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，用戶可以方便且精確地遠(yuǎn)程控制機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人針對(duì)傳送帶的拾取操作，并可以很容易地對(duì)機(jī)器人的拾取操作進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。另外，如圖I所示，優(yōu)選地，本實(shí)用新型還設(shè)置一安全模塊，該安全模塊與PLC構(gòu)成雙向通信連接，另外，該安全模塊也與伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成雙向通信連接。這樣，在出現(xiàn)誤操作時(shí)，例如在機(jī)器人無法進(jìn)行正常工作的情況下，安全模塊就可以自動(dòng)關(guān)斷伺服驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行，從而停止機(jī)器人的工作。這樣，就最大限度地保證了系統(tǒng)的操作安全性。優(yōu)選地，在安全模塊與伺服驅(qū)動(dòng)器之間通過系統(tǒng)總線進(jìn)行雙向通信連接，在安全模塊與PLC之間也通過系統(tǒng)總線進(jìn)行雙向通信連接，而在PLC與傳送跟蹤模塊之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行雙向通信連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解的是，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施例，所有對(duì)本實(shí)用新型的等同變換均落在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng),其特征在于,包括 可編程邏輯控制器； 運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器與可編程邏輯控制器雙向通信連接； 伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制器雙向通信連接，并且該伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)連接到機(jī)器人； 傳送跟蹤模塊，該傳送跟蹤模塊與可編程邏輯控制器雙向通信連接； 傳送帶和相機(jī)，所述傳送帶和相機(jī)各自與傳送跟蹤模塊雙向通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，可編程邏輯控制器與運(yùn)動(dòng)控制器集成在同一中央處理單元中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，在可編程邏輯控制器與運(yùn)動(dòng)控制器之間所采用的通信介質(zhì)是共享的內(nèi)存儲(chǔ)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，在運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間所采用的通信介質(zhì)是系統(tǒng)總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，可編程邏輯控制器與運(yùn)動(dòng)控制器各自設(shè)置在兩個(gè)不同的中央處理單元中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)不同的中央處理單元之間所采用的通信介質(zhì)是系統(tǒng)總線。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，可編程邏輯控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器集成在同一中央處理單元中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，可編程邏輯控制器、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器兩兩之間的通信介質(zhì)均為共享的內(nèi)存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括安全模塊，可編程邏輯控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器各自與安全模塊雙向通信連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，在安全模塊與伺服驅(qū)動(dòng)器之間通過系統(tǒng)總線雙向通信連接，在安全模塊與PLC之間也通過系統(tǒng)總線雙向通信連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι- ο中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，其特征在于，在可編程邏輯控制器與傳送跟蹤模塊之間通過以太網(wǎng)雙向通信連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制傳送系統(tǒng)，包括可編程邏輯控制器；運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器與可編程邏輯控制器雙向通信連接；伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制器雙向通信連接，并且該伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)連接到機(jī)器人；傳送跟蹤模塊，該傳送跟蹤模塊與可編程邏輯控制器雙向通信連接；傳送帶和相機(jī)，所述傳送帶和相機(jī)各自與傳送跟蹤模塊雙向通信連接。由于本實(shí)用新型對(duì)PLC和運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行有效組合，使二者相互取長補(bǔ)短，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的高效且精確的控制，又可以采用標(biāo)準(zhǔn)化編程語言且操作界面簡便快捷。同時(shí)在傳送帶應(yīng)用中使機(jī)器人的拾取操作變得更為精確且易于調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK202735772SQ20122038609
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者張毅成, 張暉, 馬博軍, 張斐泓 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司