本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括主站控制計(jì)算機(jī)和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器和ARM控制器，DSP芯片控制器和ARM控制器均與所述主站控制計(jì)算機(jī)通信連接，DSP芯片控制器與ARM控制器之間通信連接，四臺(tái)永磁直流伺服電機(jī)均與所述DSP芯片控制器通信連接，多個(gè)避障位移傳感器、定位傳感器S5、加速度傳感器A1、加速度傳感器A2和加速度傳感器A3均與所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信連接。本發(fā)明專利技術(shù)的教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)計(jì)算速度快，使關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂轉(zhuǎn)向靈活、動(dòng)作穩(wěn)定精確、體積小巧，性能穩(wěn)定。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng), 屬于裝配作業(yè)的四關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
在工業(yè)生產(chǎn)中,工業(yè)機(jī)器人可以代替人類做一些比較單調(diào)、比較頻繁和重復(fù)率較高的長時(shí)間作業(yè)，或是在危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，一般用作搬取零件和裝配工作，在微電子制造業(yè)、塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，它對(duì)于提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障人身安全、改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本等有著十分重要的意義。SCARA工業(yè)機(jī)器人即裝配作業(yè)的機(jī)器人手臂是一種圓柱坐標(biāo)型的工業(yè)機(jī)器人，它依靠旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)大臂和小臂來實(shí)現(xiàn)X-Y平面內(nèi)的快速定位，依靠一個(gè)手腕移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)手腕旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在Z方向上做伸縮和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其具有四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，該系列的操作手在其動(dòng)作空間的四個(gè)方向具有有限剛度，而在剩下的其余兩個(gè)方向上具有無限大剛度。這種結(jié)構(gòu)特性使得SCARA機(jī)器人擅長從一點(diǎn)抓取物體，然后快速的安放到另一點(diǎn)，因此SCARA機(jī)器人在自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上得到了廣泛的應(yīng)用。SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈活，速度快、位置精度高，它的使用大大提高了機(jī)器人對(duì)復(fù)雜裝配任務(wù)的適應(yīng)性，同時(shí)也降低了成本，提高了工作空間利用率。SCARA機(jī)器人結(jié)合了多學(xué)科知識(shí)，對(duì)于提升在校學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生課堂知識(shí)的消化和擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面都非常有幫助。教學(xué)用SCARA機(jī)器人技術(shù)的開展可以培養(yǎng)大批相關(guān)領(lǐng)域的人才，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。但是SCARA機(jī)器人在搬運(yùn)貨物過程中要時(shí)刻判斷主控制器輸入的位置參數(shù)，并判斷周圍的環(huán)境時(shí)刻避障，然后由運(yùn)動(dòng)控制器反復(fù)控制其精確的加速和減速進(jìn)行搬運(yùn)貨物，稍微的誤差累計(jì)就有可能在多回合運(yùn)動(dòng)中導(dǎo)致運(yùn)輸失敗。國內(nèi)對(duì)SCARA機(jī)器人的使用雖然有幾十年，但是由于國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展起步比較晚，受較多關(guān)鍵技術(shù)的影響，SCARA機(jī)器人的發(fā)展也受所影響，傳統(tǒng)的機(jī)器人原理如圖1所示，在長期使用期間出現(xiàn)眾多問題：（1）作為SCARA機(jī)器人的電源采用的是一般交流電源整流后的直流電源，當(dāng)突然停電時(shí)會(huì)使整個(gè)搬運(yùn)運(yùn)動(dòng)失敗。（2）受控制技術(shù)影響，所有的SCARA機(jī)器人均采用單核控制器，控制器的計(jì)算能力較弱，SCARA無法快速處理實(shí)時(shí)環(huán)境。（3）對(duì)于采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人來說，使得系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械噪聲大大增加，不利于環(huán)境保護(hù)。（4）對(duì)于采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人來說，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，不利于機(jī)器人的快速加速和減速。（5）對(duì)于采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的SCARA機(jī)器人來說，系統(tǒng)的啟動(dòng)力矩較小，不利于機(jī)器人的快速啟動(dòng)。（6）在SCARA機(jī)器人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制過程，旋轉(zhuǎn)的各個(gè)角度沒有實(shí)時(shí)反饋，時(shí)有造成三軸不同步的現(xiàn)象發(fā)生。（7）在SCARA機(jī)器人的整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制過程，各個(gè)旋轉(zhuǎn)臂與外圍環(huán)境之間沒有進(jìn)行有效的避障，有時(shí)會(huì)造成碰撞其他貨物的現(xiàn)象發(fā)生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)主要解決的技術(shù)問題是提供一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，該教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)計(jì)算速度快，使關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂轉(zhuǎn)向靈活、動(dòng)作穩(wěn)定精確、體積小巧，性能穩(wěn)定。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：提供一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，所述關(guān)節(jié)機(jī)器人采用永磁直流伺服電機(jī)X驅(qū)動(dòng)機(jī)器人大臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Y驅(qū)動(dòng)機(jī)器人小臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Z驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)R驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕升降運(yùn)動(dòng)，所述機(jī)器人大臂上安裝有避障位移傳感器S1、避障位移傳感器S2和加速度傳感器A1，所述機(jī)器人小臂上安裝有避障位移傳感器S3、避障位移傳感器S4和加速度傳感器A2，所述機(jī)器人手腕上安裝有定位傳感器S5和加速度傳感器A3，所述的控制系統(tǒng)包括主站控制計(jì)算機(jī)和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器和ARM控制器，所述DSP芯片控制器和ARM控制器均與所述主站控制計(jì)算機(jī)通信連接，所述DSP芯片控制器與ARM控制器之間通信連接，所述永磁直流伺服電機(jī)X、永磁直流伺服電機(jī)Y、永磁直流伺服電機(jī)Z和永磁直流伺服電機(jī)R均與所述DSP芯片控制器通信連接，所述避障位移傳感器S1、避障位移傳感器S2、避障位移傳感器S3、避障位移傳感器S4、定位傳感器S5、加速度傳感器A1、加速度傳感器A2和加速度傳感器A3均同時(shí)與所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信連接。在本專利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中，還包括為所述關(guān)節(jié)機(jī)器人和控制系統(tǒng)提供電源的主電源和備用電源，所述關(guān)節(jié)機(jī)器人中的各個(gè)所述電機(jī)和傳感器以及控制系統(tǒng)中的控制器均與所述主電源和/或備用電源電性連接。在本專利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述永磁直流伺服電機(jī)X、永磁直流伺服電機(jī)Y、永磁直流伺服電機(jī)Z和永磁直流伺服電機(jī)R上勻設(shè)置有光電編碼器，所述光電編碼器與所述DSP芯片控制器電性連接。在本專利技術(shù)一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述DSP芯片控制器內(nèi)設(shè)置有記錄永磁直流伺服電機(jī)位置的位置寄存器。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)計(jì)算速度快，使關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂轉(zhuǎn)向靈活、動(dòng)作穩(wěn)定精確、體積小巧，性能穩(wěn)定。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：圖1為傳統(tǒng)SCARA機(jī)器人控制器原理圖；圖2為基于四軸永磁直流伺服電機(jī)SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)副二維圖；圖3為基于雙核四軸永磁直流伺服電機(jī)SCARA機(jī)器人控制器原理圖；圖4為基于雙核四軸永磁直流伺服電機(jī)SCARA機(jī)器人程序框圖；圖5為基于雙核四軸永磁直流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)原理圖；圖6為四軸永磁直流伺服電機(jī)加減速曲線圖；圖7為本專利技術(shù)的教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中各部件的標(biāo)記如下：1、主站控制計(jì)算機(jī)，2、控制器，3、DSP芯片控制器，4、ARM控制器，5、主電源，6、備用電源，7、永磁直流伺服電機(jī)X，8、永磁直流伺服電機(jī)Y，9、永磁直流伺服電機(jī)Z，10、永磁直流伺服電機(jī)R，11、光電編碼器，12、避障位移傳感器S1，13、避障位移傳感器S2，14、避障位移傳感器S3，15、避障位移傳感器S4，16、定位傳感器S5，17、加速度傳感器A1，18、加速度傳感器A2，19、加速度傳感器A3。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。請(qǐng)參閱圖2至圖7，本專利技術(shù)實(shí)施例包括：一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，該機(jī)器人為基于四軸永磁直流伺服電機(jī)的SCARA機(jī)器人，即所述關(guān)節(jié)機(jī)器人采用永磁直流伺服電機(jī)X7驅(qū)動(dòng)機(jī)器人大臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Y8驅(qū)動(dòng)機(jī)器人小臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Z9驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)R10驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕升降運(yùn)動(dòng)，所述機(jī)器人大臂上安裝有避障位移傳感器S1 12、避障位移傳感器S2 13和加速度傳感器A1 17，所述機(jī)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)節(jié)機(jī)器人采用永磁直流伺服電機(jī)X驅(qū)動(dòng)機(jī)器人大臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Y驅(qū)動(dòng)機(jī)器人小臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Z驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)R驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕升降運(yùn)動(dòng)，所述機(jī)器人大臂上安裝有避障位移傳感器S1、避障位移傳感器S2和加速度傳感器A1，所述機(jī)器人小臂上安裝有避障位移傳感器S3、避障位移傳感器S4和加速度傳感器A2，所述機(jī)器人手腕上安裝有定位傳感器S5和加速度傳感器A3，所述的控制系統(tǒng)包括主站控制計(jì)算機(jī)和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器和ARM控制器，所述DSP芯片控制器和ARM控制器均與所述主站控制計(jì)算機(jī)通信連接，所述DSP芯片控制器與ARM控制器之間通信連接，所述永磁直流伺服電機(jī)X、永磁直流伺服電機(jī)Y、永磁直流伺服電機(jī)Z和永磁直流伺服電機(jī)R均與所述DSP芯片控制器通信連接，所述避障位移傳感器S1、避障位移傳感器S2、避障位移傳感器S3、避障位移傳感器S4、定位傳感器S5、加速度傳感器A1、加速度傳感器A2和加速度傳感器A3均同時(shí)與所述DSP芯片控制器和ARM控制器通信連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種教學(xué)用雙核常速關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)節(jié)機(jī)器人采用永磁直流伺服電機(jī)X驅(qū)動(dòng)機(jī)器人大臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Y驅(qū)動(dòng)機(jī)器人小臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)Z驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采用永磁直流伺服電機(jī)R驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手腕升降運(yùn)動(dòng)，所述機(jī)器人大臂上安裝有避障位移傳感器S1、避障位移傳感器S2和加速度傳感器A1，所述機(jī)器人小臂上安裝有避障位移傳感器S3、避障位移傳感器S4和加速度傳感器A2，所述機(jī)器人手腕上安裝有定位傳感器S5和加速度傳感器A3，所述的控制系統(tǒng)包括主站控制計(jì)算機(jī)和控制器，所述控制器包括DSP芯片控制器和ARM控制器，所述DSP芯片控制器和ARM控制器均與所述主站控制計(jì)算機(jī)通信連接，所述DSP芯片控制器與ARM控制器之間通信連接，所述永磁直流伺服電機(jī)X、永磁直流伺服電機(jī)Y、永磁直流伺服電機(jī)Z和永磁直流伺服電機(jī)R均與所述DSP芯片控制器通信連接，所述避...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張好明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇若博機(jī)器人科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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