CN105446301A - 一种操控流水线机器人的控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种操控流水线机器人的控制装置和控制方法，与连接机器人的主控制器配合工作，包括显示模块、命令输入模块和报警模块，显示模块接收并显示机器人所执行的程序编号以及机器人发生故障时的故障报警编号；命令输入模块接收操作命令并将其转化为电信号发送给所述主控制器；报警模块在机器人发生故障时进行报警。解决了现有技术中控制装置所存在的当发生报警时，难以迅速对故障进行定位的问题，利用本发明提供的控制装置和控制方法操控流水线上的机器人，只需要调用不同的程序来运行便可操纵机器人执行不同的动作；当机器人发生故障时，也可通过显示模块看到相应的报警信号，达到简化操控的效果。

Description

一种操控流水线机器人的控制装置和控制方法

技术领域

本发明属于自动化控制领域，尤其涉及一种操控流水线机器人的控制装置和控制方法。

背景技术

生产力的不断进步推动了科技的进步与革新，建立了更加合理的生产关系。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人来社会窗套了巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。实至今天，机电一体化、机械智能化等技术应运而生，人类充分发挥主观能动性，进一步增强对机械的利用效率，使之为我们创造出更加巨大的生产力，并在一定程度上维护了社会的和谐，工业机器人的出现时人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展法相。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产、提高社会生产效率、推动企业和社会生产发展的有效手段。

操控在流水线上工作的机器人，操作人员需要对每台机器人进行分工，每台机器人执行的程序也不同，因此需要对每台机器人配上一台手操盒，现有的手操盒上能够实现机器人的伺服开启、急停、开启、暂停和程序切换，但不能显示当前机器人所执行的程序，当发生报警时，难以迅速对故障进行定位，降低了生产效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种操控流水线机器人的控制装置和控制方法，当故障发生时能够直观显示故障位置，提高了生产效率。

发明内容：为了实现上述目的，本发明提供一种操控流水线机器人的控制装置，与连接机器人的主控制器配合工作，包括：

显示模块，与所述主控制器电连接，接收并显示机器人所执行的程序编号，以及机器人发生故障时的故障报警编号；

命令输入模块，与所述主控制器电连接，接收操作命令并将其转化为电信号发送给所述主控制器；

报警模块，与所述主控制器电连接，机器人发生故障时，根据所述主控器发送的报警信号进行报警。

进一步地，所述显示模块采用数码管显示。

进一步地，所述命令输入模块包括：伺服开启按钮电路、程序前进按钮电路、程序后退按钮电路、启动按钮电路和暂停按钮电路以及模式选择按钮电路、允许\禁止切换程序按钮电路和急停按钮电路。

进一步地，所述伺服开启按钮电路包括伺服开启按钮B₁及其外接电阻，所述伺服开启按钮B₁的一端一方面通过电阻R₁接直流电源，另一方面通过接口引脚连接所述主控制器，伺服开启按钮B₁的另一端接地。

更进一步地，所述伺服开启按钮电路还包括：

发光二极管L₁和三极管Q₁及其外接电阻组成的放大电路，三极管Q₁的基极通过电阻R₂通过接口引脚连接所述主控制器，并通过电阻R₃接地；三极管Q₁的发射极接地，三极管Q₁的集电极与发光二极管L₁的阴极相连，发光二极管L₁的阳极通过电阻R₄连接直流电源。

进一步地，所述启动按钮电路包括：带灯启动按钮B₄和三极管Q₅，带灯启动按钮B₄的常开触点NO₁端通过接口引脚连接所述主控制器，并通过电阻R₁₆连接直流电源，带灯启动按钮B₄的L₁正极与通过电阻R₁₉连接直流电源，带灯启动按钮B₄的L₁负极端与三极管Q₅的集电极相连；三极管Q₅的基极通过电阻R₁₇通过接口引脚连接所述主控制器，并通过电阻R₁₈接地，三极管Q₅的发射集接地。

相应地，本发明还公开了一种操控流水线机器人的控制方法，包括以下步骤：

命令输入模块接收到伺服操作命令后将该命令转化为电信号传送给与机器人连接的主控制器，机器人处于待命状态；

命令输入模块接收到程序选择操作命令后将该命令转化为电信号传送给所述主控制器，控制机器人执行相应的程序；

显示模块接收并显示机器人所执行的程序编号；

当机器人发生故障时，显示模块接收并显示故障报警编号，报警模块进行报警。

进一步地，本发明的操控流水线机器人的控制方法还包括：

当机器人处于执行程序状态，命令输入模块接收到暂停或急停操作命令后将该命令转化为电信号传送给与机器人连接的主控制器，控制机器人停止动作。

有益效果：与示教器相比，示教器功能虽然强大，但其操作难度大，本发明的控制装置操作简单，直观明朗，对于初学机器人的人来说，比示教器的操作更加简单，容易上手；与传统的手操盒相比，如安川机器人手操盒相比，在选择机器人动作的程序时，操作人员无法从操作盒上清楚的看到当前运行的程序，发生报警时也无法知晓当前所发生的故障；本发明的控制装置上安装了程序选择按键，当机器人在流水线上工作时，能够通过程序选择按钮来选择机器人所要执行的动作；控制装置上安装数码管显示，既能显示当前运行的程序名称，又能显示当机器人发生故障时的故障名称，操作人员可以根据数码管显示的数字来查找并及时维修机器人。

附图说明

图1是本发明中操控流水线机器人的控制装置的电路模块示意图；

图2是控制装置的操作面板示意图；

图3是显示模块的电路结构图；

图4是命令输入模块中带灯按钮的电路结构图；

图5是命令输入模块中不带灯按钮的电路结构图；

图6是本发明中操控流水线机器人的控制方法的流程图。

具体实施方式

图1中，操控流水线机器人的控制装置包括：显示模块、命令输入模块和报警模块，显示模块与主控制器电连接，接收并显示机器人所执行的程序编号，以及，机器人发生故障时主控制器发送的故障报警编号；命令输入模块与主控制器电连接，接收操作命令并将其转化为电信号发送给主控制器；报警模块与主控制器电连接，机器人发生故障时，根据主控器发送的报警信号进行报警。

从图2中控制装置的操作面板上可以看出，显示模块包括四个数码管U₁、U₂、U₃和U₄，与主控制器通过一10引脚接口J₁连接，如图3所示，接口J₁的电源引脚接3.3V直流电源，接地引脚接3.3V直流电源的地；接口J₁的第一片选/段选引脚接4个数码管的DP脚，第二片选/段选引脚接4个数码管的g脚，第三片选/段选引脚接4个数码管的f脚，第四片选/段选引脚接4个数码管的e脚，第五片选/段选引脚接4个数码管的d脚，第六片选/段选引脚接4个数码管的c脚，第七片选/段选引脚接4个数码管的b脚，段选引脚接4个数码管的a脚。4个数码管的两个共阳端AC脚相连后分别与接口J₁的第一至四片选/段选引脚连接。本实施例中的显示模块显示机器人正在执行的程序的编号、故障报警编号，这些编号信息存储在主控制器中。

从图2中控制装置的操作面板上可以看出，本实施中的命令输入模块通过操作面板上的按钮接收操作命令，这些按钮包括：伺服开启按钮B₁、程序前进按钮B₂、程序后退按钮B₃、启动按钮B₄、暂停按钮B₅、模式选择按钮SW₁、允许\禁止切换程序按钮SW₂和急停按钮B₆。

上述按钮通过引脚接口与主控制器连接，为了能够使得操作面板上某些按钮能够突出显示，方便操作工人快速在面板上找到该按钮，可以将按钮设置为带灯按钮，为了方便介绍，本实施例对部分按钮采用不带灯按钮电路，对部分按钮采用带灯按钮电路，且通过不同的接口与主控制器连接，但各模块亦或是各模块上的按钮电路与主控制器通过接口连接，不限于本实施例中介绍的接口分配方式。

对于带灯按钮电路设计，命令输入模块一方面接收操作命令并将其转化为电信号发送给主控制器，另一方面根据主控制器发送的反馈信号显示自身的按钮状态。

本实施例中的带灯按钮包括：伺服开启按钮B₁、程序前进按钮B₂、程序后退按钮B₃、启动按钮B₄和暂停按钮B₅。前四个按钮采用一种结构的电路，每个按钮配置有指示灯电路，后两者采用一种结构的电路。

图4中，带灯按钮电路通过一16引脚接口J₂与主控制器连接，接口J₂的电源引脚（引脚1，2）接+3.3V电压；用于向主控制器传输电信号的引脚（引脚3至8、10至13）分别连接伺服开启按钮电路、程序前进按钮电路、程序后退按钮电路、启动按钮电路、暂停按钮电路；其余引脚（引脚14至16）接地。

本实施例中的伺服开启按钮电路包括：伺服开启按钮B₁及其外接电阻，伺服开启按钮B₁的一端一方面通过电阻R₁接+3.3V直流电源，另一方面连接接口J₂的引脚3，伺服开启按钮B₁的另一端接地。伺服开启按钮电路还包括相应的指示灯电路，该指示灯电路包括：发光二极管L₁和三极管Q₁及其外接电阻组成的放大电路，三极管Q₁的基极通过电阻R₂与接口J₂的4脚连接，并通过电阻R₃接地；三极管Q₁的发射极接地，三极管Q₁的集电极与发光二极管L₁的阴极相连，发光二极管L₁的阳极通过电阻R₄连接3.3V直流电源。

程序前进按钮电路采用与伺服开启按钮电路相同的电路结构，包括：程序前进按钮B₂及其外接电阻，程序前进按钮B₂的一端一方面通过电阻R₅接+3.3V直流电源，另一方面连接接口J₂的5脚，程序前进按钮B₂的另一端接地。伺服开启按钮电路的指示灯电路包括发光二极管L₂和三极管Q₂及其外接电阻组成的放大电路，三极管Q₂的基极通过电阻R₆与接口J₂的引脚6连接，并通过电阻R₇接地；三极管Q₂的发射极接地，三极管Q₂的集电极与发光二极管L₂的阴极相连，发光二极管L₂的阳极通过电阻R₈连接3.3V直流电源。

程序后退按钮电路采用与伺服开启按钮电路相同的电路结构，包括：程序前进按钮B₂及其外接电阻，程序前进按钮B₃的一端一方面通过电阻R₉接+3.3V直流电源，另一方面连接接口J₂的引脚7，程序前进按钮B₃的另一端接地。程序后退按钮的指示灯电路包括发光二极管L₃和三极管Q₃及其外接电阻组成的放大电路，三极管Q₃的基极通过电阻R₁₀与接口J₂的引脚8连接，并通过电阻R₁₁接地；三极管Q₃的发射极接地，三极管Q₃的集电极与发光二极管L₃的阴极相连，发光二极管L₁的阳极通过电阻R₁₂与连接3.3V直流电源。

本实施例中的启动按钮电路包括：带灯启动按钮B₄和三极管Q₅，带灯启动按钮B₄的常闭触点NO₁端与接口J₂的引脚10连接，并通过电阻R₁₆连接3.3V直流电源，带灯启动按钮B₄的L₁正极与通过电阻R₁₉连接3.3V直流电源，带灯启动按钮B₄的L₁负极端与三极管Q₅的集电极相连；三极管Q₅的基极通过电阻R₁₇连接接口J₂的引脚11，并通过电阻R₁₈接地，三极管Q₅的发射集接地。

暂停按钮电路采用与启动按钮电路相同的电路结构，包括：带灯暂停按钮B₅和三极管Q₆，带灯暂停按钮B₅的常闭触点NO₂端与接口J₂的引脚12连接，并通过电阻R₂₀连接3.3V直流电源，带灯暂停按钮B₅的L₂正极与通过电阻R₂₃连接3.3V直流电源，带灯暂停按钮B₅的L₂负极与三极管Q₆的集电极相连；三极管Q₆的基极通过电阻R₂₁连接接口J₂的引脚13，并通过电阻R₂₂接地，三极管Q₆的发射集接地。

图5中，不带灯按钮电路通过一8引脚接口J3与主控制器连接，接口J3的引脚1连接模式选择开关SW₁的常闭触点NO₃端，引脚2连接模式选择开关SW₁的公共端COM₃；接口J3的引脚3连接允许\禁止切换程序开关SW₂的常闭触点NO₄端，引脚4为允许\禁止切换程序开关SW₂的公共端COM₄；接口J3的引脚5和引脚6连接急停按钮B₆的第一组常闭触点EM11A端和EM11B端，引脚7和引脚8连接急停按钮B₆的第二组常闭触点EM12A端和EM12B端。

模式选择开关SW₁分为Teach/Remote档，允许\禁止切换程序开关SW₂分为Edit/Lock档，当模式选择开关SW₁在Teach档时，允许\禁止切换程序开关SW₂在Edit档时，可以选择机器人动作程序，当模式选择开关SW₁在Remote档，允许\禁止切换程序开关SW₂在Lock时，此时让机器人根据主控制器指定的程序自动运行。

本实施例中的报警模块可以采用蜂鸣器，当机器人发生故障时，发出报警信号，引起操作人员注意。如图4所示，报警模块包括蜂鸣器BUZ₁和三极管Q₄及其外接电阻组成的放大电路，三极管Q₄的基极通过电阻R₁₃与接口J₂的引脚9连接，并通过电阻R₁₄接地；三极管Q₄的发射极接地，三极管Q₄的集电极与蜂鸣器BUZ₁的一端相连，蜂鸣器BUZ₁的另一端通过电阻R₁₅与连接3.3V直流电源。

如图6所示，利用上述控制装置操控流水线机器人时，当按下伺服开启按钮B₁后，与主控制器相连的I/O口电位被拉低，主控制器向其指示灯电路发送反馈信号，发光二极管L₁发亮，表明机器人处于伺服状态；此时将模式开关SW₁选择打在Teach档，将允许/禁止切换程序开关SW₂打在Edit档，此时操作程序前进按钮B₂、程序后退按钮B₃选择机器人所要执行的动作，主控制器接收到按钮传送的电信号后根据存储的编号信息向显示模块发送显示命令，显示模块根据显示命令显示程序的编号；程序选择好后将允许/禁止切换程序开关SW₂打在Lock档，防止误操作而干扰机器人，将模式开关SW₁选择打在Remote档；按下开启按钮Start后，其与主控制器相连的I/O口接收到低电平，主控制器进行运算后机器人开始工作；如果中途需要使机器人停止工作便按下暂停按钮Stop使机器人停止；如果机器人发生故障，主控制器根据故障信息向显示模块发送显示信号，显示模块显示故障报警编号，报警模块发出报警信号，此时按下急停按钮SW₃后机器人便可紧急停止。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种操控流水线机器人的控制装置，与连接机器人的主控制器配合工作，其特征在于，包括：

显示模块，与所述主控制器电连接，接收并显示机器人所执行的程序编号，以及机器人发生故障时的故障报警编号；

命令输入模块，与所述主控制器电连接，接收操作命令并将其转化为电信号发送给所述主控制器；

报警模块，与所述主控制器电连接，机器人发生故障时，根据所述主控器发送的报警信号进行报警。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述显示模块采用数码管。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述命令输入模块包括：伺服开启按钮电路、程序前进按钮电路、程序后退按钮电路、启动按钮电路和暂停按钮电路以及模式选择按钮电路、允许\禁止切换程序按钮电路和急停按钮电路。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述伺服开启按钮电路包括伺服开启按钮B₁及其外接电阻，所述伺服开启按钮B₁的一端一方面通过电阻R₁接直流电源，另一方面通过接口引脚连接所述主控制器，伺服开启按钮B₁的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述伺服开启按钮电路还包括：

发光二极管L₁和三极管Q₁及其外接电阻组成的放大电路，三极管Q₁的基极通过电阻R₂通过接口引脚连接所述主控制器，并通过电阻R₃接地；三极管Q₁的发射极接地，三极管Q₁的集电极与发光二极管L₁的阴极相连，发光二极管L₁的阳极通过电阻R₄连接直流电源。

6.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述启动按钮电路包括：带灯启动按钮B₄和三极管Q₅，带灯启动按钮B₄的常开触点NO₁端通过接口引脚连接所述主控制器，并通过电阻R₁₆连接直流电源，带灯启动按钮B₄的L₁正极与通过电阻R₁₉连接直流电源，带灯启动按钮B₄的L₁负极端与三极管Q₅的集电极相连；三极管Q₅的基极通过电阻R₁₇通过接口引脚连接所述主控制器，并通过电阻R₁₈接地，三极管Q₅的发射集接地。

7.一种操控流水线机器人的控制方法，其特征在于，包括：

命令输入模块接收到伺服操作命令后将该命令转化为电信号传送给与机器人连接的主控制器，机器人处于待命状态；

命令输入模块接收到程序选择操作命令后将该命令转化为电信号传送给所述主控制器，控制机器人执行相应的程序；

显示模块接收并显示机器人所执行的程序编号；

当机器人发生故障时，显示模块接收并显示故障报警编号，报警模块进行报警。

8.根据权利要求1所述的操控流水线机器人的控制方法，其特征在于，还包括：

当机器人处于执行程序状态，命令输入模块接收到暂停或急停操作命令后将该命令转化为电信号传送给与机器人连接的主控制器，控制机器人停止动作。