本發(fā)明專利技術公開了一種具備運動規(guī)劃功能的工業(yè)機器人示教規(guī)劃器的控制方法。新建示教文件或者打開示教文件，設置機器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，在機器人任務空間中控制機器人進行手動示教，利用VAL-Ⅲ語言的編程指令進行示教編程；進行機器人運動學逆解，把三維空間軌跡轉換成關節(jié)空間軌跡，在關節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點，規(guī)劃軌跡方程，得到關節(jié)空間的軌跡方程；進行定時間間隔插值計算，得到機器人控制序列點；將得到的機器人控制序列點通過RS-485串口總線發(fā)送到機器人控制器中。本發(fā)明專利技術將示教系統(tǒng)和運動規(guī)劃系統(tǒng)有機地組合，具備機器人運動規(guī)劃的功能，示教工作效率高。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種。新建示教文件或者打開示教文件，設置機器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，在機器人任務空間中控制機器人進行手動示教，利用VAL-Ⅲ語言的編程指令進行示教編程；進行機器人運動學逆解，把三維空間軌跡轉換成關節(jié)空間軌跡，在關節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點，規(guī)劃軌跡方程，得到關節(jié)空間的軌跡方程；進行定時間間隔插值計算，得到機器人控制序列點；將得到的機器人控制序列點通過RS-485串口總線發(fā)送到機器人控制器中。本專利技術將示教系統(tǒng)和運動規(guī)劃系統(tǒng)有機地組合，具備機器人運動規(guī)劃的功能，示教工作效率高。【專利說明】本專利申請是申請?zhí)枮?01210161778.1，申請日為2012年5月23日，專利技術名稱為《具備運動規(guī)劃功能的工業(yè)機器人示教規(guī)劃器及其控制方法》的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及一種示教規(guī)劃器的控制方法，特別是涉及一種。
技術介紹
隨著計算機集成制造技術從實驗室階段向工廠實用化階段的邁近，對工業(yè)機器人的需求越來越大，機器人自動化生產(chǎn)的市場也越來越大，工業(yè)機器人的廣泛應用，對人機交互提出了更高的要求，作為機器人控制器重要可選件的示教盒可以提供良好的人機接口界面，具有示教編程，現(xiàn)場監(jiān)控功能，廣泛應用于工業(yè)機器人的安全示教、生產(chǎn)操控上。不過目前現(xiàn)有示教盒大部分都是由控制面板和顯示屏組成，體積較大，按鍵較多，示教操作不方便，工作效率不高。并且在與機器人控制器之間還需要通過一臺規(guī)劃控制器，例如工控機，示教盒與工控機連接通信，工控機再與機器人控制器相連，不僅成本較高，而且容易收到工控機帶來的電磁干擾，且通信途徑繁瑣，容易造成系統(tǒng)通信故障，造成安全隱患。因此，設計一種低成本、體積小巧、簡便高效、通信可靠、并集成運動規(guī)劃功能控制方法的示教盒有著重大的經(jīng)濟價值和應用前景。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有機器人示教盒體積較大，按鍵較多，且需要與工控機相連操作不便的問題，本專利技術的目的在于提供一種。本專利技術采用的技術方案是包括以下步驟:S1、新建示教文件或者打開示教文件:如果新建示教文件，則進行步驟S2 ;如果打開示教文件，則進行步驟SlO ；S2、設置機器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)包括機器人結構的D-H參數(shù)，示教參數(shù)包括選擇運動模式和速度模式；S3、在機器人任務空間中控制機器人進行手動示教，根據(jù)機器人手動示教的位姿確認任務空間關鍵點和運行時間，關鍵點包括指定起點、終點和抓手動作；S4、利用VAL-1II語言的編程指令進行不教編程；S5、進行機器人運動學逆解，把任務空間關鍵點轉換成關節(jié)空間經(jīng)過點，把三維空間軌跡轉換成關節(jié)空間軌跡； S6、在關節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點，軌跡中間點包括起始點、提升點、下放點和終止點；S7、根據(jù)步驟S6得到的每個軌跡中間點規(guī)劃軌跡方程，軌跡方程的規(guī)劃方式為4-3-4多項式軌跡規(guī)劃或3-5-3多項式軌跡規(guī)劃，計算優(yōu)化規(guī)劃方程，得到關節(jié)空間的軌跡方程；S8、對步驟S7得到的軌跡方程進行定時間間隔插值計算，得到機器人控制序列占.S9、如果示教工作還沒有結束，則回到S2步驟，重新設置系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，重新進行示教工作；如果示教工作結束，則直接執(zhí)行下一步驟；S10、將步驟S8得到的機器人控制序列點通過RS-485串口總線發(fā)送到機器人控制器中。所述的步驟S2中的系統(tǒng)參數(shù)的設置采用四關節(jié)示教操作，示教參數(shù)的運動模式選擇為連續(xù)，速度模式選擇為中等速度。所述的步驟S3具體是:手動示教機器人運動經(jīng)過預期的任務空間關鍵點，再經(jīng)過需要機器人操作動作的任務空間關鍵點，并記錄上述兩種的任務空間關鍵點坐標，確認示教運動的運行時間。所述的步驟S4中的VAL-1II語言編程指令由運動指令、操作指令和輔助指令組成；運動指令包括MOVJ、MOVL, MOVC, MOVS ;操作指令包括PICKUP、PUTDOffN ;輔助指令包括START、END、DELAY。所述的步驟S5具體通過機器人逆運動學把任務空間的關鍵點求解出4個關節(jié)中的各個關節(jié)空間的關鍵點，通過連續(xù)求解，可以把三維笛卡爾空間的連續(xù)軌跡轉換成4個關節(jié)的關節(jié)空間連續(xù)軌跡。所述的步驟S7得到的關節(jié)空間的軌跡方程為加加速度連續(xù)軌跡方程、時間最優(yōu)軌跡方程或最優(yōu)平滑軌跡方程。所述的步驟S8中進行定時間間隔插值的定時間間隔為20ms，每20ms對軌跡方程進行求解，得到對應時間的軌跡點，即機器人關節(jié)空間的控制序列點。與
技術介紹
相比，本專利技術具有的有益效果是:不僅提供高效實用的示教系統(tǒng)，而且還具備機器人運動軌跡規(guī)劃的功能，并將軌跡規(guī)劃的指令結果直接通過RS-485串口通信發(fā)送到機器人控制器。這樣的控制策略可以將示教系統(tǒng)和運動規(guī)劃系統(tǒng)有機地組合，節(jié)省軌跡規(guī)劃工控機的使用，不僅可以減少成本，而且還減少了復雜的通信環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)通信故障的概率，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時避免了 PC機帶來的電磁干擾，提高了現(xiàn)場操作的安全性。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術示教規(guī)劃器的整體結構圖。圖2是本專利技術示教規(guī)劃器控制方法的軟件結構圖。圖3是示教規(guī)劃器示教流程圖。圖4是串口通信協(xié)議結構圖。圖5是軌跡方程的規(guī)劃趨勢圖。【具體實施方式】下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明，但本專利技術的實施方式不限于此。如圖1所示，本專利技術包括核心處理器、程序數(shù)據(jù)存儲器、USB擴展接口、RS-485串口通信接口、以太網(wǎng)通信接口、電源及復位電路和液晶觸摸屏；核心處理器分別與程序數(shù)據(jù)存儲器、USB擴展接口、RS-485串口通信接口、以太網(wǎng)通信接口、電源及復位電路和液晶觸摸屏連接，核心處理器采用ARM9嵌入式核心處理芯片，以太網(wǎng)通信接口與PC機連接，RS-485串口通信接口與機器人控制器連接。所述的核心處理芯片采用嵌入式操作系統(tǒng)。本專利技術的示教規(guī)劃器的主要部件描述如下:核心處理器采用SAMSUNG公司的S3C2240A微處理器，基于ARM920T內核，具有低功耗、高集成度的特點，集成了豐富的內部資源，提供了強大的外部存儲控制器。程序數(shù)據(jù)存儲器主要有Nor Flash接口、Nand Flash接口和SDRAM接口電路，NorFlash和Nand Flash具有掉電保護的功能，SDRAM中存儲的是執(zhí)行中的程序和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，用于動態(tài)存儲，SDRAM運行速度快、容量大、成本低，本實施例選用兩片16位32MB(4BanksX4MX 16位)的K4S561632作為系統(tǒng)的SDRAM，考慮到后期移植Linux系統(tǒng)和QT圖形界面的需要，本系統(tǒng)選用K9F1208作為Nand Flash存儲器，其容量為64M。USB擴展接口用于擴展移動儲存設備，可實現(xiàn)對示教數(shù)據(jù)的保存及轉移，包括示教文件的存儲和讀取管理，示教文件中指令字符和數(shù)據(jù)字符的提取，系統(tǒng)參數(shù)文件的存儲和讀取。液晶觸摸屏采用CHILIN公司的TFT IXD TOUCH Module型號，無其他控制面板按鍵，體積小巧，操作簡便，提供很好的人機交互界面。以太網(wǎng)通信接口采用Cirrus Logic公司的16位以太網(wǎng)控制器CS8900A，提供IOM的以太網(wǎng)接入帶寬，以太網(wǎng)控制器可以與PC機連接，用于定制與移植嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在其移植操作系統(tǒng)過程中，嵌入式系統(tǒng)需要從PC機下載幾十兆的鏡像數(shù)據(jù)，同時需要建立NFS網(wǎng)絡文件系統(tǒng)，使用ztelnet登陸來傳送文件等本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種具備運動規(guī)劃功能的工業(yè)機器人示教規(guī)劃器的控制方法，其特征在于包括以下步驟：S1、新建示教文件或者打開示教文件：如果新建示教文件，則進行步驟S2；如果打開示教文件，則進行步驟S10；S2、設置機器人的系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)包括機器人結構的D?H參數(shù)，示教參數(shù)包括選擇運動模式和速度模式；S3、在機器人任務空間中控制機器人進行手動示教，根據(jù)機器人手動示教的位姿確認任務空間關鍵點和運行時間，關鍵點包括指定起點、終點和抓手動作；S4、利用VAL?Ⅲ語言的編程指令進行示教編程；S5、進行機器人運動學逆解，把任務空間關鍵點轉換成關節(jié)空間經(jīng)過點，把三維空間軌跡轉換成關節(jié)空間軌跡；S6、在關節(jié)空間軌跡中插入軌跡中間點，軌跡中間點包括起始點、提升點、下放點和終止點；S7、根據(jù)步驟S6得到的每個軌跡中間點規(guī)劃軌跡方程，軌跡方程的規(guī)劃方式為4?3?4多項式軌跡規(guī)劃或3?5?3多項式軌跡規(guī)劃，計算優(yōu)化規(guī)劃方程，得到關節(jié)空間的軌跡方程；S8、對步驟S7得到的軌跡方程進行定時間間隔插值計算，得到機器人控制序列點；S9、如果示教工作還沒有結束，則回到S2步驟，重新設置系統(tǒng)參數(shù)和示教參數(shù)，重新進行示教工作；如果示教工作結束，則直接執(zhí)行下一步驟；S10、將步驟S8得到的機器人控制序列點通過RS?485串口總線發(fā)送到機器人控制器中。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：朱世強，陳慶誠，鄭東鑫，吳文祥，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。