CN108115706A - 一种多轴飞机清洗机器人的控制系统 - Google Patents

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徐昌军
陈健
刘志恒
余伟
林雅云
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Abstract

本发明适用于机器人清洗技术领域，提供了一种多轴飞机清洗机器人的控制系统，包括：示教器、主控制器、设于机械臂各关节的液压驱动器及设于清洗滚刷上的压力传感器，示教器与主控制器通讯连接，主控制器通过CAN总线与各液压驱动器进行通讯，末端力传感器通过I/O模块与主控制器通讯，主控制器定时读取液压驱动器编码器采集的关节位置坐标及压力传感器采集的清洗滚刷对清洗面施加的压力值，并将采集到的关节位置坐标及压力值发送至示教器进行显示；示教器接收录入的操作指令，并将操作指令发送至主控制器，主控制器基于操作指令来控制器机器人运动，通过预先编写程序或现场示教来完成飞机清洗的任务，大大的提高清洗效率，节约成本。

Description

一种多轴飞机清洗机器人的控制系统
技术领域
本发明属于机器人控制技术领域，提供了一种多轴飞机清洗机器人的控制系统。
背景技术
目前，国内的机场和航空公司主要采用人力手动清洗飞机表面，采用人工手动清洗飞机存在很大弊端如高空作业，劳动强度大，清洗剂危害工人的身体健康等。
发明内容
本发明实施例提供一种多轴飞机清洗机器人的控制系统，旨在提供一种智能化的飞机清洗设备。
本发明是这样实现的，一种多轴飞机清洗机器人的控制系统，该系统包括：示教器、主控制器、设于机械臂各关节的液压驱动器及设于清洗滚刷上的压力传感器，所述清洗滚刷设于机械臂的末端执行器，
示教器与主控制器通讯连接，主控制器通过CAN总线与各液压驱动器及清洗滚刷上的压力传感器通讯连接，
主控制器定时读取液压驱动器编码器采集的关节位置坐标及压力传感器采集的清洗滚刷对清洗面施加的压力值，根据压力值的大小自动的调节末端两轴的位置，以使滚刷与清洗表面的接触力维持在设定的压力范围内，并将采集到的关节位置坐标及压力值发送至示教器进行显示；
示教器接收操作人员录入的操作指令，所述操作指令中携带有运动目标点的坐标，并将所述操作指令发送至主控制器，主控制器基于操作指令来控制器机器人运动。
进一步的，所述主控制包括：解释模块、运动学模块、轨迹规划及插补模块、力控制模块；
解释模块对接收的操作指令进行解释，所述解释是指将示教器传来的操作指令或程序转化为控制器可以应用的一组结构体链表数据，然后按照链表的顺序逐一的根据指令数据调用各个模块中的函数；
运动学模块，包含了七轴机器人的运动学的正解和逆解，实现插补过程中机器人关节空间与笛卡尔空间中位置的相互转换；
轨迹规划与插补模块，根据接受到的移动指令，规划出从机器人当前位置到目标点位置的轨迹，然后根据生成的轨迹插补出一系列轨迹的位置点，并发送给液压驱动器，控制机器人各轴进行运动；
力控制模块，根据机器人末端力传感器检测的压力值，实时的对末端两轴进行自适应控制，以使末端滚刷与清洗表面之间的压力保持在设定的压力范围内。
进一步的，机械臂设于移动平台。
进一步的，所述示教器上设有切换开关，所述切换开关用于切换机器人的运行模式，即切换手动示教模式和自动运行模式，所述自动运行模式是指在示教器上输入编写程序，示教器将编写程序发送至主控制器，主控制器基于编写程序来控制机器臂轴的运动。
进一步的，所述清洗滚刷上设有两个压力传感器。
本发明实施例通过预先编写程序或现场示教来完成飞机清洗的任务，大大的提高清洗效率，节约成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多轴飞机清洗机器人控制系统的结构示意图；
1.示教器、2.主控制器、21.解释模块、22.运动学模块，23.轨迹规划与插补模块、24.力控制模块、3.液压驱动器、4.压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的多轴飞机清洗机器人控制系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该系统包括：
示教器1、主控制器2、设于机械臂各关节的液压驱动器3及设于清洗滚刷上的压力传感器4，该清洗滚刷固定于机械臂的末端执行器，
示教器1与主控制器2通讯连接，主控制器通过CAN总线与各液压驱动器进行通讯，末端力传感器信息通过控制器的I/O模块传递到控制器。
主控制器2定时读取液压驱动器3编码器采集的关节位置坐标及压力传感器4采集的清洗滚刷对清洗面施加的压力值，实时的对末端两轴进行自适应控制，以使末端滚刷与清洗表面之间的压力保持在设定的压力范围内。并将采集到的关节位置坐标及压力值发送至示教器1进行显示；
示教器1接收操作人员录入的操作指令，该操作指令中携带有运动目标点的坐标，并将该操作指令发送至主控制器22，主控制器基于操作指令来控制器机器人运动。
在本发明实施例中，主控制器2上设有：解释模块21、运动学模块22，及轨迹规划与插补模块23、力控制模块24；
解释模块21对接收的操作指令进行解释，所述解释是指将示教器传来的操作指令或程序内容转化为控制器可以应用的一组结构体链表数据，然后按照链表的顺序逐一的根据指令数据调用各个模块中的函数；
运动学模块22，包含了七轴机器人的运动学的正解和逆解，实现插补过程中机器人关节空间与笛卡尔空间中位置的相互转换；
轨迹规划与插补模块23，根据接受到的移动指令，规划出从机器人当前位置到目标点位置的轨迹，然后根据生成的轨迹插补出一系列轨迹上的位置点，发送给液压驱动器，控制机器人各轴进行运动；
力控制模块24，根据机器人末端力传感器检测的压力值，实时的对末端两轴进行自适应控制，以使末端滚刷与清洗表面之间的压力保持在设定的压力范围内。
在本发明实施例中，该机械臂设于移动平台，这种结构使机械臂拥有很大的工作空间和高度的运动冗余性，同还具有移动和操作功能。
在本发明实施例中，机器人一共有十个自由度，7个计算机程序控制的关节回转自由度，2个由接触传感器控制的滚刷位姿误差自适应调节自由度，1个滚刷回转的局部自由度。
在本发明实施例中，该示教器1上设有切换开关，该切换开关用于切换机器人的运行模式，即切换手动示教模式和自动运行模式，本发明实施例中的自动运行模式是指在示教器2上输入编写程序，示教器2将编写程序发送至主控制器2，主控制器2基于编写程序来控制机器臂轴的运动。
本发明实施例通过预先编写程序或现场示教来完成飞机清洗的任务，大大的提高清洗效率，节约成本。
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多轴飞机清洗机器人的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：
示教器、主控制器、设于机械臂各关节的液压驱动器及设于清洗滚刷上的压力传感器，所述清洗滚刷设于机械臂的末端执行器，
示教器与主控制器通讯连接，主控制器通过CAN总线与各液压驱动器通讯连接，末端力传感器通过主控制器上的I/O模块与主控制器通讯连接；
主控制器定时读取液压驱动器编码器采集的关节位置坐标及压力传感器采集的清洗滚刷对清洗面施加的压力值，并根据压力值的大小自动的调节末端两轴的位置，以使滚刷与清洗表面的接触力维持在设定的压力范围内，同时将采集到的关节位置坐标及压力值发送至示教器进行显示；
示教器接收操作人员录入的操作指令，所述操作指令中携带有运动目标点的坐标，并将所述操作指令发送至主控制器，主控制器基于操作指令来控制器机器人运动。
2.如权利要求1所述的多轴飞机清洗机器人的控制系统，其特征在于，所述主控制包括：解释模块、运动学模块、轨迹规划插补模块、及力控制模块；
解释模块对接收的操作指令进行解释，所述解释是指将示教器发送的操作指令或程序转化为主控制器可识别的一组结构体链表数据，然后按照链表的顺序逐一的根据指令数据调用各个模块中的函数；
运动学模块，包含了七轴机器人的运动学的正解和逆解，实现插补过程中机器人关节空间与笛卡尔空间中位置的相互转换；
轨迹规划与插补模块，基于接收的操作指令，规划出从机器人当前位置到目标点位置的轨迹，然后根据生成的轨迹插补出一系列轨迹上的位置点，并发送给液压驱动器，控制机器人各轴进行运动；
力控制模块，根据机器人末端力传感器检测的压力值，实时的对末端两轴进行自适应控制，以使末端滚刷与清洗表面之间的压力保持在设定的压力范围内。
3.如权利要求1所述的多轴飞机清洗机器人的控制系统，其特征在于，机械臂设于移动平台。
4.如权利要求1所述的多轴飞机清洗机器人的控制系统，其特征在于，在示教器上设切换开关，切换开关用于切换机器人的运行模式，即切换手动示教模式和自动运行模式，所述自动运行模式是指在示教器上输入编写程序，示教器将编写程序发送至主控制器，主控制器基于编写程序来控制机器臂轴的运动。
5.如权利要求1所述的多轴飞机清洗机器人的控制系统，其特征在于，所述清洗滚刷上设有两个压力传感器。
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