專利名稱：具有plc功能的六軸工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人控制技木，特別涉及ー種具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的エ業(yè)機器人控制系統(tǒng),米用不教器+主控制器(一般為エ控機)的方案，其示教器通常與主控制器分開，分別由不同的處理器執(zhí)行，主控制器一般由エ控機完成，成本高，體積大，同時由于エ控機的價格昂貴、可靠性低，使其很難滿足エ業(yè)現(xiàn)場的需求。采用PLC控制I/O輸入輸出，能很好的實現(xiàn)對機器人及其外圍設(shè)備的自動控制，對氣動、電動或混合驅(qū)動系統(tǒng)具有較好的通用性，可靠性高、故障率低，但是若單獨采用PLC產(chǎn)品，成本高，同時若需要監(jiān)控I/O狀態(tài)，還需另外配置顯示設(shè)備(如觸摸屏顯示器)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對エ業(yè)機器人主控制器成本高、體積大的問題，提出了ー種具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)，示教器與主控制器一體化設(shè)計，運用ー個嵌入式微處理器完成機器人的編程，數(shù)據(jù)處理，管理文件，監(jiān)控狀態(tài)等功能，并且使控制系統(tǒng)具有PLC編程的功能，特提供了ー種示教器與主控制器集成于一體的并且具有PLC功能的エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案為ー種具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)，包括ARM微處理器，存儲模塊，通訊模塊，IXD和觸摸屏顯示模塊，I/O接ロ模塊，操縱桿模塊，快捷按鈕，示教控制和PLC控制通過IXD和觸摸屏顯示模塊將指令輸入ARM微處理器，操縱桿模塊和快捷按鈕直接將指令輸入ARM微處理器，I/O接ロ模塊接機器人執(zhí)行器的輸入和輸出信號端，ARM微處理器與存儲模塊進行數(shù)據(jù)存儲和調(diào)用，ARM微處理器處理數(shù)據(jù)、計算軌跡后通過通訊模塊將控制信號發(fā)給機器人執(zhí)行控制単元。所述ARM微處理器采用ARM作為處理器的主控芯片，處理器軟件采用WINCE嵌入式系統(tǒng)作為核心，用戶程序包括操作界面，文件管理程序，通訊程序，示教系統(tǒng)，軌跡算法程序，PLC編輯程序和PLC解碼程序。本發(fā)明的有益效果在干本發(fā)明具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)，將PLC系統(tǒng)與機器人示教控制系統(tǒng)集成為一體，可運用各種算法，提高電機控制的性能?？梢圆捎肞LC的梯形圖和指令清単作為控制機器人及其外圍設(shè)備的編程語言，使操作更加方便，簡單，實現(xiàn)對機器人的自動控制。通過PLC實現(xiàn)不同條件時對機器人不同程序的調(diào)用與控制，實現(xiàn)同一臺機器人完成不同工作的柔性化控制。PLC梯形圖語言簡潔、直觀的圖形符號及注釋信息，使對エ業(yè)機器人的控制更加直觀明了，操作和使用也更加方便。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計小巧便捷。


圖I為本發(fā)明具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)架構(gòu) 圖2為本發(fā)明具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)軟件架構(gòu) 圖3為本發(fā)明具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)示教流程 圖4為本發(fā)明具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)中PLC系統(tǒng)I/O接口 圖5為本發(fā)明具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)PLC功能流程圖。
具體實施例方式如圖f 2具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)架構(gòu)圖和軟件架構(gòu)圖，系統(tǒng)包括由ARM9微處理器，存儲模塊，通訊模塊，IXD和觸摸屏顯示模塊，I/O接ロ模塊，操縱桿模塊，快捷按鈕組成的硬件部分和由WINCE嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核，基于硬件的驅(qū)動程序，用戶程序組成的軟件部分。エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)以ARM9處理芯片為核心。ARM9作為控制系統(tǒng)主控芯片，負責整個系統(tǒng)的控制、人機交互以及多機通訊、軌跡算法，示教控制，PLC控制等，可運用各種算法，提高控制電機的性能。機器人控制系統(tǒng)的觸摸顯示屏是對機器人控制的輸入輸出設(shè)備，它不僅能實現(xiàn)人機交互的輸入功能，同時具有人機交互顯示輸出的功能，完成操作者輸入信息的顯示和機器人運行狀態(tài)以及提示信息的顯示。通過控制系統(tǒng)對示教動作進行定義，實現(xiàn)控制算法，并進行運動規(guī)劃，通過串ロ將示教數(shù)據(jù)發(fā)送給多軸運動控制卡，運動控制卡進行運動控制?？梢酝ㄟ^操縱桿直接進行示教控制，也可以進行在線編程?？旖莅粹o用作熱鍵使用，操作者可以在軟件中根據(jù)自己的需要對快捷按鈕進行功能設(shè)置，用來給操作者操作時帶來方便?？刂葡到y(tǒng)軟件采用WINCE嵌入式系統(tǒng)為核心，用戶程序包括操作界面，文件管理程序，通訊程序，示教系統(tǒng)，軌跡算法程序，PLC編輯程序和PLC解碼程序。示教系統(tǒng)軟件實現(xiàn)對機器人的示教編程，同時具有存儲功能，操作的程序能保存在存儲器中，并在需要時可以調(diào)用。如圖3所示控制系統(tǒng)示教流程，在觸摸屏上，打開示教指令編輯軟件，打開或新建ー個示教文件，選擇運動模式、速度模式，指定起點、終點、運行時間、抓手動作等。然后處理器將進行運動學逆解，計算出機器人各個關(guān)節(jié)的電機需要旋轉(zhuǎn)的角度，然后根據(jù)插入的提升點和下方點進行軌跡規(guī)劃，計算軌跡方程，對軌跡定間隔插值，求出需要發(fā)送的控制序列點，若計算完畢，各序列點將通過串ロ發(fā)送給運動控制卡，各個關(guān)節(jié)的電機動作，運行作業(yè)。運動控制卡的核心為DSP，用作電機控制，根據(jù)接收到的示教器指示做出多軸控制對各個關(guān)節(jié)進行驅(qū)動，并接收編碼器反饋信號實時檢測電機位置。用戶通過PLC編輯軟件可以輸入PLC梯形圖或指令清単，編譯之后生成的機器語言可以被機器人執(zhí)行。PLC處理采集并控制機器人及外圍設(shè)備信號。對エ業(yè)機器人來說，最基本的I/O信號端ロ就是末端執(zhí)行器的開與關(guān)的控制，但是機器人的作業(yè)現(xiàn)場往往還有 其他的數(shù)字信號和模擬信號要控制。實際上，除了現(xiàn)有的I/O端ロ，復雜大型的作業(yè)還要擴展I/O才能滿足控制的需要。PLC在這時控制I/O端ロ，顯得極為方便。一般來說，末端執(zhí)行器的動カ來源獨立于機器人，有來自電機、氣云力的還有來自液壓兀件的。末端執(zhí)行器的控制可以利用I/o接ロ板來實現(xiàn)，用PLC編程調(diào)用這些ロ，從而實現(xiàn)對末端執(zhí)行器的控制。在I/O上的端ロ要與PLC程序中定義的名稱要對應(yīng)。輸入輸出信號的特征取決于編程和接線定義的具體情況。
機器人多用在自動エ位上，由外圍設(shè)備控制程序啟動和運行，實現(xiàn)自動控制，這時就可以通過PLC實現(xiàn)不同條件時對機器人不同程序的調(diào)用與控制，實現(xiàn)同一臺機器人完成不同工作的柔性化控制。PLC要指令焊接機器人進行何種エ件規(guī)格的焊接，進行エ件I還是エ件2的焊接等，并將相應(yīng)的焊接狀態(tài)在操作終端中顯示出來。為了實現(xiàn)這些控制指令，我們利用機器人控制系統(tǒng)中的“工作選擇”端ロ，進行不同“工作”的定義，每個“工作”代表一個自定義的控制指令。通過“工作選擇”端ロ的輸入端子的不同組合，可以定義不同的“工作”號，不同的“工作”號對應(yīng)不同的控制指令。如圖4所示PLC系統(tǒng)I/O接ロ圖，如利用“工作選擇”的LineA IN5^IN7的信號組合來表示不同的“工作”，每個“工作”對應(yīng)不同的エ位及エ件規(guī)格的焊接指令。當IN5和IN7為ON時，表示要進行左エ位第3種エ件規(guī)格的焊接，如下表所示。

同理,可以利用“工作選擇” Line B的輸出口來定義自己的狀態(tài)信息。如利用LineB的0UT3 0UT5的組合來定義“正在焊接”、“焊接完成”、“正在焊接エ件I”及“正在焊接エ件2”等狀態(tài)信息。Line B的輸出口與PLC的輸入口連接，PLC通過這些輸入信號的狀態(tài)，就可以判別這些自定義的狀態(tài)，再送到操作終端顯示出來。如圖5所示，PLC功能流程。在觸摸屏上，打開PLC編輯軟件，打開或新建ー個PLC控制程序，編輯PLC梯形圖或指令清単。編輯完成之后，進行編譯，將梯形圖或指令清單生成機器語言。通過I/O ロ發(fā)送到I/O控制板上，對機器人及其外圍設(shè)備進行控制。PLC可以完成對諸如報警狀態(tài)顯示，エ件夾紫，反饋傳感器測量值等輸入輸出ロ的控制。
權(quán)利要求
1.ー種具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)，包括ARM微處理器，存儲模塊，通訊模塊，LCD和觸摸屏顯示模塊，I/O接ロ模塊，操縱桿模塊，快捷按鈕，其特征在于，示教控制和PLC控制通過IXD和觸摸屏顯示模塊將指令輸入ARM微處理器，操縱桿模塊和快捷按鈕直接將指令輸入ARM微處理器，I/O接ロ模塊接機器人執(zhí)行器的輸入和輸出信號端，ARM微處理器與存儲模塊進行數(shù)據(jù)存儲和調(diào)用，ARM微處理器處理數(shù)據(jù)、計算軌跡后通過通訊模塊將控制信號發(fā)給機器人執(zhí)行控制単元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有PLC功能的六軸エ業(yè)機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM微處理器采用ARM作為處理器的主控芯片，處理器軟件采用WINCE嵌入式系統(tǒng)作為核心，用戶程序包括操作界面，文件管理程序，通訊程序，示教系統(tǒng)，軌跡算法程序，PLC編輯程序和PLC解碼程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有PLC功能的六軸工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，示教控制和PLC控制通過LCD和觸摸屏顯示模塊將指令輸入ARM微處理器，操縱桿模塊和快捷按鈕直接將指令輸入ARM微處理器，I/O接口模塊接機器人執(zhí)行器的輸入和輸出信號端，ARM微處理器與存儲模塊進行數(shù)據(jù)存儲和調(diào)用，ARM微處理器處理數(shù)據(jù)、計算軌跡后通過通訊模塊將控制信號發(fā)給機器人執(zhí)行控制單元。將PLC系統(tǒng)與機器人示教控制系統(tǒng)集成為一體，可運用各種算法，提高電機控制的性能。操作更加方便，簡單，實現(xiàn)對機器人的自動控制。通過PLC實現(xiàn)不同條件對機器人不同程序的調(diào)用與控制，實現(xiàn)同一臺機器人完成不同工作的柔性化控制。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計小巧便捷。
文檔編號B25J9/16GK102658549SQ201210142970
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者孫福佳, 楊麗紅, 秦緒祥, 蔡錦達 申請人:上海理工大學