CN112207818A - 一种六轴机械臂控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种六轴机械臂控制方法及系统，该方法包括：处理模块接收订单信息，处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；处理模块将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，运行控制信息包括加速度信息；PWM控制模块将运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；六轴机械臂根据运行控制信息运行。本申请提高了运行速度，缩短了运行时间，提高了现调机工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及冷饮无人现调机领域，具体而言，涉及一种六轴机械臂控制方法及系统。
背景技术
在人工智能技术快速发展的今天，各种类型的无人贩卖机越来越多的出现在人们的视野中，其中冷饮现调机占据着很大的销售市场。对于冷饮无人现调机的制作的主体多以六轴机械臂为主。由于机械臂在冷饮无人售卖领域应用也相当广泛，当机械臂运输冷饮过程中，速度的控制就显得十分重要，速度快了可能冷饮会洒落溢出，做点对点的运动时，如果出现冷饮杯倾斜，也会导致冷饮洒落。现有的冷饮现调机工作效率较低，有待进一步提高。
发明内容
为了解决目前冷饮现调机工作效率较低的问题，本申请实施例提供了一种六轴机械臂控制方法及系统，能够提高运行速度，缩短运行时间，提高了贩卖机工作效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种六轴机械臂控制方法，包括步骤：
处理模块接收订单信息，所述处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；
所述处理模块将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，所述运行控制信息包括加速度信息；
所述PWM控制模块将所述运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；
所述六轴机械臂根据所述运行控制信息运行。
其中，所述运行控制信息包括：六轴机械臂以第一加速度a运行t1时间，所述六轴机械臂达到最大速度Vmax，然后所述六轴机械臂以最大速度Vmax运行t2时间，接着所述六轴机械臂以第二加速度-a运行t1时间，当运动到结束点时运行速度为零。
其中，根据计算式t1＝Vmax/a，其中a为第一加速度，计算得到t1；
根据计算式t2＝(L-at1 2)/Vmax计算得到t2，其中L为点对点的运行距离。
其中，所述处理模块为STM32。
第二方面，本申请提供了一种六轴机械臂控制系统，包括处理模块、PWM控制模块、数据传输模块和六轴机械臂；
所述处理模块用于接收订单信息，所述处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；
所述处理模块用于将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，所述运行控制信息包括加速度信息；
所述PWM控制模块用于将所述运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；
所述六轴机械臂用于根据所述运行控制信息运行。
其中，所述运行控制信息包括：六轴机械臂以第一加速度a运行t1时间，所述六轴机械臂达到最大速度Vmax，然后所述六轴机械臂以最大速度Vmax运行t2时间，接着所述六轴机械臂以第二加速度-a运行t1时间，当运动到结束点时运行速度为零。
其中，根据计算式t1＝Vmax/a，其中a为第一加速度，计算得到t1；
根据计算式t2＝(L-at1 2)/Vmax计算得到t2，其中L为点对点的运行距离。
其中，所述处理模块为STM32。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种冷饮现调机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
本申请实施例六轴机械臂控制方法及系统具有如下有益效果：
本申请中，处理模块接收订单信息，处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；处理模块将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，运行控制信息包括加速度信息；PWM控制模块将运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；六轴机械臂根据运行控制信息运行。本申请提高了运行速度，缩短了运行时间，提高了现调机工作效率。
附图说明
图1为本申请实施例六轴机械臂控制方法流程示意图；
图2为本申请实施例六轴机械臂控制方法另一种流程示意图；
图3为本申请实施例六轴机械臂控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。
在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
在人工智能技术快速发展的今天，各种类型的无人贩卖机越来越多的出现在人们的视野中，其中冷饮现调机占据着很大的销售市场。对于冷饮无人现调机的制作的主体多以六轴机械臂为主，而本方案采用STM32为控制核心，结合PWM控制技术对六轴机械臂进行控制，实现机械臂运动速度和点对点的准确控制。由于机械臂在冷饮无人售卖领域应用也相当广泛，当机械臂运输冷饮过程中，速度的控制就显得十分重要，速度快了可能冷饮会洒落溢出，做点对点的运动时，如果出现冷饮杯倾斜，也会导致冷饮洒落。
现有技术中，冷饮贩卖机的机械臂点对点的运动一般为低速匀速运动，耗费时间长。而且，冷饮贩卖机的机械臂在起点开始运动和终点结束运动时会出现抖动问题，使冷饮洒落溢出。
本发明目的是利用STM32为控制核心对六轴机械臂进行最优控制系统。解决了冷饮无人售卖机制作时间长，可观赏性低的问题，提高了现调机工作效率。解决了在起点开始运动和终点结束运动时会出现抖动问题。
如图1-2所示，本申请一种六轴机械臂控制方法，包括步骤：S101，处理模块接收订单信息，处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；S103，处理模块将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，运行控制信息包括加速度信息；S105，PWM控制模块将运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；S107，六轴机械臂根据运行控制信息运行。下面介绍每一步骤。
S101，处理模块接收订单信息，处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L。
服务端发送订单信息给处理模块，处理模块接收订单信息。处理模块为STM32。STM32系列专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM
-M0，M0+，M3,M4和M7内核。在STM32F105和STM32F107互连型系列微控制器之前，意法半导体已经推出STM32基本型系列、增强型系列、USB基本型系列、互补型系列；新系列产品沿用增强型系列的72MHz处理频率。内存包括64KB到256KB闪存和20KB到64KB嵌入式SRAM。新系列采用LQFP64、LQFP100和LFBGA100三种封装，不同的封装保持引脚排列一致性，结合STM32平台的设计理念，开发人员通过选择产品可重新优化功能、存储器、性能和引脚数量，以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。
六轴机械手臂由六组不同位置的马达驱动，每个马达都能提供绕一轴向的旋转运动。从自由度(Degree of Freedom)的概念来看，六轴机械手臂已经满足三维空间中的六个自由度。
S103，处理模块将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，运行控制信息包括加速度信息；S105，PWM控制模块将运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；S107，六轴机械臂根据运行控制信息运行。
PWM(Pulse Width Modulation)控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。
在一些实施例中，运行控制信息包括：六轴机械臂以第一加速度a运行t1时间，运行t1时间后，六轴机械臂达到最大速度Vmax，然后六轴机械臂以最大速度Vmax运行t2时间，接着六轴机械臂以第二加速度-a运行t1时间，当运动到结束点时运行速度为零。
根据计算式t1＝Vmax/a，其中a为第一加速度，计算得到t1。第一加速度a例如可以为六轴机械臂的最大加速度，可以通过实验手段得到。
根据计算式t2＝(L-at1 2)/Vmax计算得到t2，其中L为点对点的运行距离。根据计算式
能够得出t2＝(L-at1 2)/Vmax。
首先服务端发送订单信息给STM32，STM32根据订单选择机械臂的运行轨迹，确定每个点对点的运行距离L，根据运行距离计算出以最优匀加速度a运动到运行轨迹中点的时间t，当at>机械臂最大速度Vmax，将时间t1和t2转化成PWM输出信号通过数据传输模块传给机械臂，机械臂收到时间t1和t2转化成PWM输出信号后，以最优匀加速运行t1时间，然后开始以最大速度Vmax运行t2时间，再以匀减速-a再运行t1时间，当运动到结束点时运行速度刚好为零。当at<＝机械臂最大速度Vmax，将时间t1＝t和t2＝0转化成PWM输出信号通过数据传输模块传给机械臂，机械臂收到时间t1转化成PWM输出信号后，以最优匀加速的运行t1时间后，开始以匀减速-a再运行t1时间，当运动到结束点时运行速度刚好为零；这样就可以提高机械臂的运行速度，提高无人现调机的工作效率，而且解决了运动过程中的抖动问题。
本申请原理简单，通过PWM调速原理控制机械臂运行。系统稳定，保证冷饮以最快的速度送到消费者手中。通用性强，适用于大多数无人售货机的控制系统。有效的提高无人现调机的工作效率。解决了运动过程中的抖动问题。
本申请提高了机械臂的运行速度，提高了无人现调机的工作效率。解决了在起点开始运动和终点结束运动时会出现抖动问题。本申请中，因为机械臂从起点开始运动和终点结束运动的过程为均加速的过程，速度一步一步增加，所以不会出现抖动，避免冷饮洒落溢出。
如图3所示，本申请一种六轴机械臂控制系统，包括处理模块201、PWM控制模块202、数据传输模块203和六轴机械臂204；
处理模块用于接收订单信息，处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；
处理模块用于将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，运行控制信息包括加速度信息；
PWM控制模块用于将运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；
六轴机械臂用于根据运行控制信息运行。
其中，运行控制信息包括：六轴机械臂以第一加速度a运行t1时间，六轴机械臂达到最大速度Vmax，然后六轴机械臂以最大速度Vmax运行t2时间，接着六轴机械臂以第二加速度-a运行t1时间，当运动到结束点时运行速度为零。
其中，根据计算式t1＝Vmax/a，其中a为第一加速度，计算得到t1；
根据计算式t2＝(L-at1 2)/Vmax计算得到t2，其中L为点对点的运行距离。
其中，处理模块为STM32。
本申请能够提高运行速度，缩短运行时间，提高了贩卖机工作效率。
本申请中，六轴机械臂控制系统实施例与六轴机械臂控制方法实施例基本相似，相关之处请参考六轴机械臂控制方法实施例的介绍。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、IC(Integrated Circuit，集成电路)等。
本发明实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本发明实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本发明实施例所述的功能的软件而实现。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述六轴机械臂控制方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
一种冷饮现调机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述任一项方法的步骤。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种六轴机械臂控制方法，其特征在于，包括步骤：
处理模块接收订单信息，所述处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；
所述处理模块将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，所述运行控制信息包括加速度信息；
所述PWM控制模块将所述运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；
所述六轴机械臂根据所述运行控制信息运行。
2.根据权利要求1所述六轴机械臂控制方法，其特征在于，所述运行控制信息包括：六轴机械臂以第一加速度a运行t1时间，所述六轴机械臂达到最大速度Vmax，然后所述六轴机械臂以最大速度Vmax运行t2时间，接着所述六轴机械臂以第二加速度-a运行t1时间，当运动到结束点时运行速度为零。
3.根据权利要求2所述六轴机械臂控制方法，其特征在于，根据计算式t1＝Vmax/a，其中a为第一加速度，计算得到t1；
根据计算式t2＝(L-at1 2)/Vmax计算得到t2，其中L为点对点的运行距离。
4.根据权利要求1-3任一项所述六轴机械臂控制方法，其特征在于，所述处理模块为STM32。
5.一种六轴机械臂控制系统，其特征在于，包括处理模块、PWM控制模块、数据传输模块和六轴机械臂；
所述处理模块用于接收订单信息，所述处理模块根据订单信息控制六轴机械臂的运行轨迹，确定点对点的运行距离L；
所述处理模块用于将六轴机械臂的运行控制信息发送给PWM控制模块，所述运行控制信息包括加速度信息；
所述PWM控制模块用于将所述运行控制信息转换成PWM输出信号，通过数据传输模块发送给六轴机械臂；
所述六轴机械臂用于根据所述运行控制信息运行。
6.根据权利要求5所述六轴机械臂控制系统，其特征在于，所述运行控制信息包括：六轴机械臂以第一加速度a运行t1时间，所述六轴机械臂达到最大速度Vmax，然后所述六轴机械臂以最大速度Vmax运行t2时间，接着所述六轴机械臂以第二加速度-a运行t1时间，当运动到结束点时运行速度为零。
7.根据权利要求6所述六轴机械臂控制系统，其特征在于，根据计算式t1＝Vmax/a，其中a为第一加速度，计算得到t1；
根据计算式t2＝(L-at1 2)/Vmax计算得到t2，其中L为点对点的运行距离。
8.根据权利要求5-7任一项所述六轴机械臂控制系统，其特征在于，所述处理模块为STM32。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。
10.一种冷饮现调机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现所述权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。
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