專利名稱：工業(yè)機器人的多軸運動控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)機器人的軸運動控制方法，具體是指一種工業(yè)機器人的多軸運動控制方法。
背景技術：
目前使用的工業(yè)機器人通常使用軟件插補方式來對軸運動進行控制，由于該控制方式是由軟件來實現的，而軟件程序在執(zhí)行時是按順序進行的，因此對于具有多個軸的機器人的軸運動只能按順序進行運動，而不能使多個軸進行同步運動。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服目前使用的機器人通常使用軟件插補方式來對軸運動進行控制，從而使機器人的多個軸不能進行同步運動的缺陷，提供一種能控制工業(yè)機器人的多個軸進行同步運動的基于工業(yè)機器人的多軸運動控制方法。本發(fā)明通過下述技術方案實現工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，包括以下步驟
(1)通過計算機獲取工業(yè)機器人各軸的當前數據，并利用該當前數據生成控制工業(yè)機器人各軸下一步運動的時鐘信號和動作信號；
(2)利用時鐘管理單元對時鐘信號進行處理，并生成控制各軸同步運動的同步時鐘信
號;
(3)通過插補模塊對同步時鐘信號和動作信號進行處理，生成控制工業(yè)機器人各軸運動的控制脈沖指令；
(4)向工業(yè)機器人各軸驅動器同步發(fā)出控制脈沖指令，實現各軸的同步運動。進一步的，所述步驟(I)中獲取工業(yè)機器人各軸的當前數據的具體步驟如下 (Ia)軸驅動器將軸當前運動的位置脈沖經高速光電隔離電路反饋至位置反饋模塊； (Ib)位置反饋模塊將接收到的位置脈沖處理成各軸的當前數據，并存儲于雙端口 RAM
中；
(Ic)計算機實時地從雙端口 RAM中讀取各軸的當前數據。再進一步的，還包括異常情況的安全控制方法，包括以下步驟
(I )當安全邏輯模塊接收到安全異常信號時，安全邏輯模塊進行時序控制，并將控制信號同時輸入到插補模塊和各軸驅動器；
(II)插補模塊接收到來自安全邏輯模塊的控制信號后，清除所有的控制脈沖指令，與此同時，各軸驅動器進行緊急制動。
為了滿足需要，所述步驟(3)中插補模塊對同步時鐘信號和動作信號進行處理的方法為插補模塊根據時鐘管理單元產生的時鐘頻率從雙端口 RAM中提取各軸的當前數據，用以進行各軸的軌跡同步規(guī)算，之后，將同步規(guī)算的結果再寫入雙端口 RAM中。為了更好的實現本發(fā)明，所述步驟(3 )中生成控制工業(yè)機器人各軸運動的控制脈沖指令的方法如下
首先，插補模塊根據軌跡同步規(guī)算的結果產生指令脈沖數據；然后，由 差分輸出電路將指令脈沖數據處理成與工業(yè)機器人軸數量相同的控制脈沖指令。為了確保效果，所述步驟(2)中的同步時鐘信號與步驟(I)中的動作信號均存入雙端口 RAM中。本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果
(I)本發(fā)明通過時鐘管理單元對時鐘信號進行處理后生成控制各軸同步運動的同步時鐘信號；然后對動作信號以及同步時鐘信號進行處理，并生成軸運動的控制脈沖指令；最后將控制脈沖指令同步發(fā)出，從而控制多個軸同步運動，從而實現了機器人的多個軸進行同步運動。(2)本發(fā)明還包括將各軸實時動作的信號反饋至計算機的步驟，方便計算機獲取機器人各軸的實時動作信號，從而方便計算機根據軸實時的動作信號進行同步校正，因此使計算機再次發(fā)送的控制指令能更精準的控制多軸同步運動。(3)本發(fā)明還包括出現安全異常時緊急制動的步驟，方便在出現緊急停止、機器人碰撞、驅動器報警等異常情況時以最快的速度使機器人停止動作，從而有效地保證了操作人員的人身安全。(4)本發(fā)明的同步時鐘信號以及軸的動作信號均存入雙端口 RAM中，因此方便計算機讀取信息。


圖I為本發(fā)明的多軸同步運動的流程圖。圖2為本發(fā)明的軸運動信號反饋至計算機的流程圖。圖3為本發(fā)明緊急停止軸運動時的流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖I 3所示，本發(fā)明主要是控制工業(yè)機器人的多個軸同時運動，其流程如圖I所示。首先，用戶需要預先設定軸運動的控制指令，從而使工業(yè)機器人的各個軸按照預先設定的指令動作。用戶將設定的控制指令輸入計算機，計算機對控制指令進行處理，并生成控制軸運動的時鐘信號以及動作信號。所述動作信號包括控制軸動作的位置數據與運動速度數據，從而使機器人的各個軸按照時鐘信號與動作信號進行運動。所述動作信號通過總線驅動IC發(fā)送至雙端口 RAM中進行保存，而時鐘信號則通過總線驅動IC發(fā)送至時鐘管理單元，時鐘管理單元對多個軸的時鐘信號進行處理，并生成控制多個軸同時動作的時鐘頻率，然后將生成的時鐘頻率也存入雙端口 RAM中。該時鐘管理單元還將生成的時鐘頻率發(fā)送至軸插補模塊,軸插補模塊則根據時鐘頻率從雙端口 RAM中提取動作信號，并進行多軸同步運動的軌跡同步規(guī)算。所述軸插補模塊進行軌跡同步規(guī)算后生成指令脈沖數據，并將該指令脈沖數據寫入雙端口 RAM中進行保存，以方便計算機校驗插補數據。同時，該軸插補模塊還將指令脈沖數據發(fā)送至差分輸出電路，差分輸出電路則對該指令脈沖數據進行處理，并生成控制每個軸運動的控制脈沖指令。差分輸出電路將控制每個軸運動的控制脈沖指令同步輸出至驅動器，驅動器驅動電機工作，電機則帶動軸運動，且該驅動器與電機以及軸一一對應，即第一驅動器驅動第一電機，第一電機則帶動I軸運動；第二驅動器驅動第二電機，第二電機則帶動2軸運動；……第η驅動器驅動第η電機，第η電機，則帶動η軸運動。所述η個驅動器同時接收到控制軸運動的控制脈沖指令，則該η個驅動器同時驅動相應的電機工作，即η個電機同時工作，并帶動相應的η個軸同步運動。如圖2所示，為了便于計算機校驗插補數據，以便于對各軸的運動進行校正，所述各個軸驅動器將其對應的軸實時運動的動作信號進行反饋。所述軸實時運動的動作信號通過電機反饋至軸驅動器，軸驅動器則將該動作信號反饋至高速光電隔離電路。所述高速光電隔離電路對各個軸的動作信號進行整合，并生成各軸的位置反饋脈沖數據，然后將該位置反饋脈沖數據反饋至軸位置反饋模塊。 所述軸位置反饋模塊對各軸的位置反饋脈沖數據進行解析，并得出每個軸的位置數據，然后將每個軸的位置數據存入雙端口 RAM中。計算機通過該雙端口 RAM實時的讀取每個軸的位置數據，并對該數據進行校正，然后將校正后的數據重新生成控制各軸運動的時鐘信號以及動作信號，該時鐘信號以及動作信號通過如圖I所示的流程圖進行處理后重新控制軸同步運動，從而對軸的運動進行校正，使各軸能更好的進行同步運動。如圖3所示，當有安全異常如緊急停止、機器人碰撞、驅動器報警等信號輸入時，該安全異常信號經安全邏輯模塊進行處理。所述安全邏輯模塊經時序控制后輸出信號到軸插補模塊，并清除軸插補模塊中的所有緩存指令脈沖，使軸插補模塊停止輸出信號，即使軸插補模塊停止向軸驅動器發(fā)送控制軸運動的指令。同時，安全邏輯模塊還向邏輯驅動電路發(fā)送安全異常信號，該邏輯驅動電路將安全異常信號轉化為安全邏輯控制信號，并通過軸驅動器的控制接口將該安全邏輯控制信號輸入軸驅動器中，該軸驅動器接收到安全邏輯信號后緊急制動，同時切斷電機電源，并抱緊電機的剎車，從而以最快的速度使機器人停止動作，以此保護操作人員的人身安全。如上所述，便可較好的實現本發(fā)明。
權利要求
1.工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)通過計算機獲取工業(yè)機器人各軸的當前數據，并利用該當前數據生成控制工業(yè)機器人各軸下一步運動的時鐘信號和動作信號； (2)利用時鐘管理單元對時鐘信號進行處理，并生成控制各軸同步運動的同步時鐘信號; (3)通過插補模塊對同步時鐘信號和動作信號進行處理，生成控制工業(yè)機器人各軸運動的控制脈沖指令； (4)向工業(yè)機器人各軸驅動器同步發(fā)出控制脈沖指令，實現各軸的同步運動。
2.根據權利要求I所述的工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中獲取工業(yè)機器人各軸的當前數據的具體步驟如下 (Ia)軸驅動器將軸當前運動的位置脈沖經高速光電隔離電路反饋至位置反饋模塊； (Ib)位置反饋模塊將接收到的位置脈沖處理成各軸的當前數據，并存儲于雙端口 RAM中； (Ic)計算機實時地從雙端口 RAM中讀取各軸的當前數據。
3.根據權利要求I或2所述的工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，還包括異常情況的安全控制方法，包括以下步驟 (I )當安全邏輯模塊接收到安全異常信號時，安全邏輯模塊進行時序控制，并將控制信號同時輸入到插補模塊和各軸驅動器； (II)插補模塊接收到來自安全邏輯模塊的控制信號后，清除所有的控制脈沖指令，與此同時，各軸驅動器進行緊急制動。
4.根據權利要求3所述的工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中插補模塊對同步時鐘信號和動作信號進行處理的方法為插補模塊根據時鐘管理單元產生的時鐘頻率從雙端口 RAM中提取各軸的當前數據，用以進行各軸的軌跡同步規(guī)算，之后，將同步規(guī)算的結果再寫入雙端口 RAM中。
5.根據權利要求4所述的工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中生成控制工業(yè)機器人各軸運動的控制脈沖指令的方法如下 首先，插補模塊根據軌跡同步規(guī)算的結果產生指令脈沖數據；然后，由 差分輸出電路將指令脈沖數據處理成與工業(yè)機器人軸數量相同的控制脈沖指令。
6.根據權利要求4或5所述的工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中的同步時鐘信號與步驟(I)中的動作信號均存入雙端口 RAM中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工業(yè)機器人的多軸運動控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)通過計算機獲取工業(yè)機器人各軸的當前數據，并利用該當前數據生成控制工業(yè)機器人各軸下一步運動的時鐘信號和動作信號；(2)利用時鐘管理單元對時鐘信號進行處理，并生成控制各軸同步運動的同步時鐘信號；(3)通過插補模塊對同步時鐘信號和動作信號進行處理，生成控制工業(yè)機器人各軸運動的控制脈沖指令；(4)向工業(yè)機器人各軸驅動器同步發(fā)出控制脈沖指令，實現各軸的同步運動。本發(fā)明不僅能控制工業(yè)機器人的多個軸進行同步運動，還能對控制軸運動的指令數據進行校正，因此能很好地保證多個軸同步運動的精準度，因此適合推廣運用。
文檔編號B25J9/16GK102615647SQ20121009970
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者鄧世海 申請人:鄧世海