CN104760043A - 一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器，包括机器人本体和双臂机器人智能避障系统控制器，机器人本体包括基座、两台机器人机械本体、电源、驱动器、减速器和电机。本发明采用单独的主控模块直接控制两台具备七自由度机器人，最大化提高了双臂机器人的高效性、可靠性和适用性。

Description

一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器。

背景技术

目前，传统的机器人使用行业都是单臂机器人，也就是工作位置固定，机器人安装相应的工具，运动到工作位置来进行相应的装配，焊接，打磨等工作。当两台机器人同时在同一位置工作时，为了防止发生碰撞，必须一台机器人退出后，另外一台机器人才能进入工作。

基于智能避障系统的双臂机器人，可以左臂抓住工件，右臂使用相应的工具在同一位置进行工作，不存在碰撞等候区，解决了目前单臂机器人的使用瓶颈，更好地满足了工艺生产过程的人机协助功能。

传统的两个单臂机器人工作是每个机器人都有自己的一个工作坐标系，当一个单臂机器人要进入某一个区域时，必须实时发送碰撞信号到另外一台单臂机器人进行确认；在实际工业生产中，对于机器人应用而言，机器人效率成为一个关键的设计目标。原有的两个单臂机器人协同合作本身的缺点导致其工作效率存在很大的瓶颈。通过对已公开专利分析，相关专利存在以下几方面的缺陷：

1)现有双臂机器人控制器对两台单臂机器人单独控制，它们之间只是简单的防撞保护，当两台单臂机器人经过单臂机器人控制算法进行轨迹规划后，发现都将进入同一区域，那么，协调算法只好通过联锁命令一台机器人进入等待状态，直到另一台机器人完成工作退出这一区域，这台机器人才被允许进入。由于联锁时间存在，导致机器人效率变低；

2)现有双臂机器人控制器，分别对两台单臂机器人单独控制，所有的对外接口都要增加一个中继统一对外连接，牺牲了实时性和可靠性。

3)现有双臂机器人控制器中的示教系统需要分别对两台机器人进行示教，调试人员需要额外考虑二者之间的联动，增加了调试人员的难度和调试时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了提高现有双臂机器人控制器的效率和可靠性，以及克服其适用性差的不足，本发明提供一种一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器，包括机器人本体和双臂机器人智能避障系统控制器，所述机器人本体包括基座、两台机器人机械本体、电源、驱动器、减速器和电机，所述两台机器人机械本体分别具备七种自由度，所述减速器和电机内置于机械本体内再整体一起安装在所述基座上，所述电源，驱动器集成在智能避障控制系统控制器内，所述双臂机器人智能避障系统控制器发出命令驱动所述电机，所述电机通过所述减速器输出机械传动，驱动所述机器人机械本体的轴转动；所述双臂机器人智能避障系统控制器包括双臂机器人示教器，电源模块，主控模块，驱动模块、输入输出模块和通讯模块，所述主控模块为单独的主控模块，用来仲裁所述机器人的运动轨迹，接收所述双臂机器人示教器的示教程序，通过所述驱动模块驱动机器人本体的驱动器工作，所述输入输出模块允许接受外部指令和输出状态信息，所述通讯模块允许机器人与外部网络设备进行通讯。

本发明的有益效果是，本发明的一种具有智能避障系统的双臂机器人控制器，采用单独的主控模块直接控制两台具备七种自由度的机器人，最大化提高了双臂机器人的高效性、可靠性和实时性。所述的双臂机器人控制器集成了双臂机器人本体中的两台机器人的所有状态信息，方便所述输入输出模块和通讯模块的对外通信，有利于统一的状态诊断和故障排查。同时所述示教系统可以同时对所述双臂机器人本体中的两台机器人进行示教，可以简化调试人员调试过程，节约调试时间，提高所述机器人系统调试到正常生产的效率。本发明可以应用于各类安装在同一基座下的双臂机器人，包括打磨，装配，喷涂，焊接，可以兼容原有的机器人本体，可基本不用改动原有机器人本体设备，维护原有投资。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的具有智能避障系统的双臂机器人控制器的原理框图。

图2是本发明的具有智能避障系统的双臂机器人控制器的软件流程图。

图3a和图3b分别为末端碰撞和关节碰撞的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图式中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。如图1所示，本发明的一种具有智能避障系统的双臂机器人控制器，包括机器人本体和双臂机器人智能避障系统控制器。所述机器人本体包括基座、两台机器人机械本体、电源、驱动器、减速器和电机。所述机器人本体由两台安装在一个基座上的具备七种自由度的机器人组成，其中自由度包括腰部，大臂，小臂，肘部，手腕旋转，手腕摆动，手腕回传，通过接收控制器命令驱动模块驱动电机，电机通过减速器向外输出机械传动，驱动机器人的轴转动；所述双臂机器人智能避障系统控制器包括双臂机器人示教器，电源模块，主控模块，驱动模块、输入输出模块和通讯模块。所述双臂机器人智能避障系统控制器采用单独的主控模块仲裁双臂机器人的运动轨迹，接收示教器的示教程序，通过驱动模块驱动机器人本体的驱动器工作，同时输入输出模块允许接受一些外部指令和输出一些状态信息，通讯模块则允许机器人与外部网络设备进行通讯。

如图2所示本发明的具有智能避障系统的双臂机器人控制器的软件流程图，并结合图3a和图3b所示，当双臂机器人在同一工作空间工作时，如果不对机器人的双臂的运动进行规划和协调，则容易导致双臂的关节或者末端之间发生碰撞，从而对机器人产生难以修复的损坏。因此需要对机器人双臂进行避碰运动规划。首先根据工作任务确定机器人双臂的始末位姿，然后利用示教器对双臂机器人进行示教。示教完成后，根据工作环境中是否存在障碍物执行相应的步骤：若不存在障碍物，则只根据双臂的关节-关节之间的距离进行自避碰运动规划；若存在障碍物，则先确定障碍物中心在工作空间的位置和碰撞阈值，然后根据双臂的关节-关节之间的距离和关节-障碍物之间的距离进行自避碰和障碍物避碰运动规划，例如设定关节与障碍物的碰撞阈值D_barrier＝10cm,双臂的关节之间的碰撞阈值D_joint＝5cm,通过计算，如果关节与障碍物的距离d_jb＜D_barrier或者双臂关节之间的距离d_jj＜D_joint，则启动避障策略。如果规划成功则生成轨迹，将轨迹中的关节角度转换为电机的给定值，驱动器控制电机运转执行任务；如果规划不成功则需要重新确定工作任务。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (1)

1.一种基于智能避障系统的双臂机器人控制器，包括机器人本体和双臂机器人智能避障系统控制器，其特征在于：

所述机器人本体包括基座、两台机器人机械本体、电源、驱动器、减速器和电机，所述两台机器人机械本体分别具备七种自由度，所述减速器和电机内置于机械本体内再整体一起安装在所述基座上，所述电源，驱动器集成在智能避障控制系统控制器内，所述双臂机器人智能避障系统控制器发出命令驱动所述电机，所述电机通过所述减速器输出机械传动，驱动所述机器人机械本体的轴转动；

所述双臂机器人智能避障系统控制器包括双臂机器人示教器，电源模块，主控模块，驱动模块、输入输出模块和通讯模块，所述主控模块为单独的主控模块，用来仲裁所述机器人的运动轨迹，接收所述双臂机器人示教器的示教程序，通过所述驱动模块驱动机器人本体的驱动器工作，所述输入输出模块允许接受外部指令和输出状态信息，所述通讯模块允许机器人与外部网络设备进行通讯。