CN108297114A - 一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的技术方案的一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统，包括上位机和与机器人的运动轴对应的伺服驱动器，伺服驱动器控制对应的伺服电机动作，上位机通过一个以太网交换机连接多台伺服驱动器，伺服驱动器之间通过RJ45连接器连接；以太网交换机包括一条总线和内部交换矩阵，以太网交换机的所有端口均挂接在总线上；以太网交换机上还连接有人机交互界面和任务调度器。本发明的有益效果为：采用总线控制伺服的方式，形成闭环控制系统，增加了可靠性和稳定性，节约材料，人工成本；设备可根据需要增减，延展性、扩展性提高；控制精度高抗干扰能力增强，传输信息量变大。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统，属于计算机智能控制领域。
背景技术
锂电池行业，进行锂电池自动拆分应用技术采用脉冲控制伺服方式；当锂电池产线进行电池生产任务时，调度系统会下发拆装盘任务给控制PLC1，当PLC1接受到相应信息后，会通过脉冲控制方式驱动伺服1，伺服2··伺服N等几台伺服进行定位(控制伺服台数受限制一般最多6～7台)，当到达相应位置后进行抓取动作，之后PLC1会根据任务内容，再次过脉冲控制方式驱动伺服1，伺服2··伺服N等几台伺服进行定位，并将抓取物品放置到相应的位置。现有技术采用脉冲控制伺服存在一些不足，包括：布线成本高，布线复杂，出错机率高；传输速率有限同时信息量传输小，局限性高；控制精度易受干扰，可靠性能差，高速运行时会出现误差；系统扩展性差，系统进行升级时，延展性不高同时成本大量增加；编写控制程序负责，出错率高，人工成本高；控制传输距离有限，维护，维修复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的技术方案提供了一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统，采用总线控制伺服的方式，形成闭环控制系统，增加了可靠性和稳定性，节约材料，人工成本；设备延展性、扩展性提高；控制精度高抗干扰能力增强，传输信息量变大；
本发明的技术方案一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统，包括上位机和与机器人的运动轴对应的伺服驱动器，伺服驱动器控制对应的伺服电机动作，上位机通过一个以太网交换机连接多台伺服驱动器，伺服驱动器之间通过RJ45连接器连接；以太网交换机包括一条总线和内部交换矩阵，以太网交换机的所有端口均挂接在总线上；以太网交换机上还连接有人机交互界面和任务调度器，人机交互界面用于用户下达任务指令，任务调度器用于从人机交互界面接收任务指令并根据各伺服电机通过总线反馈的工作状态及现有任务和插补任务进行任务指令的调度并将对应的任务指令传送到上位机；上位机用于将任务指令转换为控制信号发送至伺服驱动器；伺服驱动器解析控制信号并驱动相应的伺服电机做出相应动作。
进一步，人机交互界面为PC机的触控屏。
进一步，上位机采用PLC控制器。
进一步，多轴坐标机器人包括机械臂和设置在机械臂末端的抓手，抓手上设置有用于夹持锂电池的夹爪。
进一步，夹爪上设置有用于检测夹爪张开和夹紧到位状态的第一传感器。
进一步，夹爪上设置有用于检测夹爪上有无电池的第二传感器。
进一步，多轴坐标机器人的运动轴包括用于机器人机械臂动作的机器人轴、用于机器人整体移动的基座轴和用于指使夹爪翻转、回转和升降的工装轴。
进一步，多轴坐标机器人的坐标系包括用于控制机械臂位置的关节坐标系和用于控制夹爪位置的直角坐标系。
进一步，任务指令包括位置指令、机械臂动作指令和夹爪动作指令。
本发明的有益效果为：采用总线控制伺服的方式，形成闭环控制系统，增加了可靠性和稳定性，节约材料，人工成本；设备可根据需要增减，延展性、扩展性提高；控制精度高抗干扰能力增强，传输信息量变大。
附图说明
图1所示为根据本发明实施方式的总体结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本实施例以将本发明的基于总线的多轴坐标机器人控制系统应用于锂电池生产线为例进一步解释说明本发明的技术方案。
参照图1，本技术方案的一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统，包括上位机和与机器人的运动轴对应的伺服驱动器，伺服驱动器控制对应的伺服电机动作，上位机通过一个以太网交换机连接多台伺服驱动器，伺服驱动器之间通过RJ45连接器连接；以太网交换机包括一条总线和内部交换矩阵，以太网交换机的所有端口均挂接在总线上；以太网交换机上还连接有人机交互界面和任务调度器，人机交互界面用于用户下达任务指令，任务调度器用于从人机交互界面接收任务指令并根据各伺服电机通过总线反馈的工作状态及现有任务和插补任务进行任务指令的调度并将对应的任务指令传送到上位机；上位机用于将任务指令转换为控制信号发送至伺服驱动器；伺服驱动器解析控制信号并驱动相应的伺服电机做出相应动作。
其中，上位机采用PLC控制器，人机交互界面为PC机的触控屏；多轴坐标机器人包括机械臂和设置在机械臂末端的抓手，抓手上设置有用于夹持锂电池的夹爪；夹爪上设置有用于检测夹爪张开和夹紧到位状态的第一传感器以及检测夹爪上有无电池的第二传感器。
PLC控制器的一个总线通讯口通过以太网交换机连接多台由RJ45连接起来的伺服驱动器，每台伺服驱动器驱动一台伺服电机，伺服电机对应机器人的各种轴，包括用于机器人机械臂动作的机器人轴、用于机器人整体移动的基座轴和用于指使夹爪翻转、回转和垂直升降的工装轴。
工作时，PLC控制器根据实时任务向伺服驱动器发送任务指令，伺服驱动器接收到任务指令后驱动相应伺服电机动作，机器人整体通过基座轴移动到锂电池所在物料台，机械臂移动到锂电池正上方，夹爪定位到锂电池位置后张开夹爪，插入取料位后夹爪加紧电池，机器人后退运动，到达供料位置后，夹爪张开，机器人对锂电池码垛。抓手采用FESTo专业抓取气缸，夹爪采用PU胶夹持电池侧面，来保证足够的摩檫力和防止刮伤电池，电池极耳区域采用PU胶块，做阻挡防止短路和刮伤电池。检测抓手的张开和夹紧到位状态信号的第一传感器以及检测夹爪上有无电池的在位状态信号的第二传感器均采用高灵敏度的霍尔传感器，检测信号通过总线反馈给PLC控制器。
其中，任务指令包括位置指令、机械臂动作指令和夹爪动作指令，位置指令是由多轴坐标机器人的坐标系来确定，该坐标系包括用于控制多轴坐标机器人基座位置的基座坐标系、用于控制机械臂位置的关节坐标系和用于控制夹爪位置的直角坐标系。
PLC控制器能够实时通过总线监视伺服电机出现的故障，并在人机交互界面上显示出来。同时PLC控制器还可以监视伺服电机实际位置、实际速度等信息，也可以根据需要由程序自动调整伺服参数。伺服参数可在人机交互界面中设定，而不用到伺服面板修改，简捷直观不易出错。
当多轴坐标机器人执行任务过程中需要插补任务，任务调度器可以根据多轴坐标机器人反馈的工作状态和当时的实时任务指令调度插补的任务指令，使多轴坐标机器人有序地执行任务。
以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (9)
1.一种基于总线的多轴坐标机器人控制系统，包括上位机和与机器人的运动轴对应的伺服驱动器，所述伺服驱动器控制对应的伺服电机动作，其特征在于：所述上位机通过一个以太网交换机连接多台伺服驱动器，所述伺服驱动器之间通过RJ45连接器连接；所述以太网交换机包括一条总线和内部交换矩阵，所述以太网交换机的所有端口均挂接在所述总线上；所述以太网交换机上还连接有人机交互界面和任务调度器，所述人机交互界面用于用户下达任务指令，所述任务调度器用于从人机交互界面接收任务指令并根据各伺服电机通过总线反馈的工作状态及现有任务和插补任务进行任务指令的调度并将对应的任务指令传送到上位机；所述上位机用于将任务指令转换为控制信号发送至伺服驱动器；所述伺服驱动器解析控制信号并驱动相应的伺服电机做出相应动作。
2.根据权利要求1所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述人机交互界面为PC机的触控屏。
3.根据权利要求1所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述上位机采用PLC控制器。
4.根据权利要求1所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述多轴坐标机器人包括机械臂和设置在机械臂末端的抓手，所述抓手上设置有用于夹持锂电池的夹爪。
5.根据权利要求4所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述夹爪上设置有用于检测夹爪张开和夹紧到位状态的第一传感器。
6.根据权利要求5所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述夹爪上还设置有用于检测夹爪上有无电池的第二传感器。
7.根据权利要求6所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述多轴坐标机器人的运动轴包括用于机器人机械臂动作的机器人轴、用于机器人整体移动的基座轴和用于指使夹爪翻转、回转和升降的工装轴。
8.根据权利要求7所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述多轴坐标机器人的坐标系包括用于控制机械臂位置的关节坐标系和用于控制夹爪位置的直角坐标系。
9.根据权利要求8所述的基于总线的多轴坐标机器人控制系统，其特征在于：所述任务指令包括位置指令、机械臂动作指令和夹爪动作指令。
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