CN108789356B - 机器人滑动导轨系统及检测控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人滑动导轨系统，包括导轨单元、地面锚固单元、至少一个机器人滑车单元、多个电子标签、总控制单元；单个导轨单元或多个导轨单元拼接构成滑动导轨；地面锚固单元用于导轨单元与地面的锚固；一个或多个机器人滑车单元设于滑动导轨上；多个电子标签间隔地沿滑动导轨布设；每个机器人滑车单元上设有滑车控制单元、伺服驱动单元、检测控制单元、检测伺服单元；总控制单元通过有线或无线连接各机器人滑车单元上的滑车控制单元；在机器人滑车单元上，滑车控制单元分别连接伺服驱动单元和检测控制单元；检测控制单元连接检测伺服单元；本发明实现了机器人导轨上对于滑车单元绝对位置的精度要求，且成本更低。

Description

机器人滑动导轨系统及检测控制方法
技术领域
本发明涉及一种机器人滑动导轨，尤其是一种机器人滑动导轨系统及检测控制方法。
背景技术
作为机器人应用领域常用的机器人导轨，本身具备运动控制精度高，位置信息准确的特点，所以国内外常用的技术手段是采用高精度的机械结构来满足运动控制的要求，以满足机器人所需要的绝对位置信息。目前，市场上主流产品是依靠齿轮齿条驱动，滑轨或滚轮方式来保证滑车单元在运动方向上的精度要求，其中大部分齿轮、齿条、滑轨和滚轮等关键运动部件依赖于进口，不仅价格昂贵，备货周期长，而且维护成本高，也不符合国家智能制造发展规划的政策导向，尤其在装备制造业的高新技术发展上不具备技术创造力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种机器人滑动导轨系统及检测控制方法，用于实现机器人导轨上对于滑车单元绝对位置的精度要求，解决了机器人导轨应用领域的成本高、备货周期长，运行维护成本高等问题。本发明采用的技术方案是：
一种机器人滑动导轨系统，包括导轨单元、地面锚固单元、至少一个机器人滑车单元、多个电子标签、总控制单元；
单个导轨单元或多个导轨单元拼接构成滑动导轨；地面锚固单元用于导轨单元与地面的锚固；
一个或多个机器人滑车单元设于滑动导轨上；多个电子标签间隔地沿滑动导轨布设；
每个机器人滑车单元上设有滑车控制单元、伺服驱动单元、检测控制单元、检测伺服单元；
总控制单元通过有线或无线连接各机器人滑车单元上的滑车控制单元；在机器人滑车单元上，滑车控制单元分别连接伺服驱动单元和检测控制单元；检测控制单元连接检测伺服单元；
总控制单元与各滑车控制单元通信，统一控制各机器人滑车单元的运动距离和方向。
进一步地，所述滑车控制单元通过伺服驱动单元控制机器人滑车单元在滑动导轨上的运动启动、停止和调速；
所述检测控制单元控制检测伺服单元识别沿滑动导轨布设的电子标签，并通过检测控制单元对检测数据进行收集，进行数据处理后得到位置信息，并发送给滑车控制单元；滑车控制单元将位置信息反馈给总控制单元。
进一步地，电子标签间隔距离控制在0.5米～1米。
进一步地，电子标签固定在滑动导轨上，或成一行固定在滑动导轨旁侧并与滑动导轨平行。
进一步地，滑动导轨上安装有限位单元。
本发明提供的一种机器人滑动导轨系统的检测控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，将电子标签按照规划路径沿滑动导轨布设；
步骤S2，对每一个电子标签进行位置标定，标定数据反馈给各滑车控制单元；
步骤S3，根据规划路径确定机器人滑车单元的数量和在滑动导轨上的运动范围；
步骤S4，编写机器人滑车单元的伺服运动控制程序，写入到滑车控制单元，通过滑车控制单元发送的运动指令传送给机器人滑车单元上的伺服驱动单元，实现机器人滑车单元在滑动导轨上按照规划的路径进行运动；
步骤S5，机器人滑车单元完成运动指令后，启动检测单元程序；通过滑车控制单元发送指令给检测控制单元，开启检测单元程序；
步骤S6，检测控制单元发送检测指令，控制检测伺服单元按照检测单元程序执行在其行程范围内进行搜索检测RFID标签；
步骤S7，电子标签的检测数据传输给检测控制单元，处理得到RFID标签的位置信息，并传输给滑车控制单元；
步骤S8，总控制单元与每个滑车控制单元实时通信，每个滑车控制单元得到位置信息后，传送给总控制单元；通过总控制单元执行各机器人滑车单元的运动路径规划程序和防碰撞程序。
本发明的优点在于：
1）机器人滑车单元的位置精度高，运动过程中每经过一个电子标签即可进行一次绝对位置的校核，消除累积误差。
2）建设成本较低，无需布设价格昂贵的高精度齿轮、齿条、滑轨和滚轮。
3）运行维护成本低，且维护方便，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的俯视角度示意图。
图2为本发明的总体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，一种机器人滑动导轨系统，包括导轨单元1、地面锚固单元2、至少一个机器人滑车单元3、多个RFID标签4、总控制单元5，以及更优地还包括限位单元6；
所述导轨单元1采用钢轨单元，可以拼接成较长的滑动导轨，可拼接钢轨单元可实现任意长度的拼接，钢轨单元通过矫直后可在水平的安装底座上随意拼接；所述地面锚固单元用于导轨单元1与地面的锚固，防止钢轨在地面上发生窜动；
多个RFID标签4间隔地沿单个导轨单元1或多个导轨单元1拼接构成的滑动导轨布设；RFID标签4可以固定在滑动导轨上，也可以成一行固定在滑动导轨旁侧，并与滑动导轨平行；RFID标签4间隔距离控制在0.5米～1米；
限位单元6安装在滑动导轨上，防止机器人滑车单元从滑动导轨上滑出脱轨；
所述一个或多个机器人滑车单元3设于滑动导轨上，多个机器人滑车单元3在同一滑动导轨上运动时，通过总控制单元5控制每一个机器人滑车单元3的运动距离，防止同一条滑动导轨上的机器人滑车单元相互产生碰撞；
每个机器人滑车单元3上设有滑车控制单元301、伺服驱动单元302、检测控制单元303、检测伺服单元304；
总控制单元5通过有线或无线连接各机器人滑车单元上的滑车控制单元301；在机器人滑车单元上，滑车控制单元301分别连接伺服驱动单元302和检测控制单元303；检测控制单元303连接检测伺服单元304；
总控制单元5与各滑车控制单元301通信，统一控制各机器人滑车单元3的运动距离和方向；
滑车控制单元301通过伺服驱动单元302控制机器人滑车单元在滑动导轨上的运动启动、停止和调速；
检测控制单元303控制检测伺服单元304识别沿滑动导轨布设的RFID标签4，并通过检测控制单元303对检测数据进行收集，进行数据处理后得到位置信息，并发送给滑车控制单元301；滑车控制单元301将位置信息反馈给总控制单元5；每个机器人滑车单元上的检测控制单元303和检测伺服单元304相互独立，互不干扰；
所述RFID标签4可以随滑动导轨的任意扩展和变更进行标签的扩展和变更，多个检测伺服单元304共用一套RFID标签；
每个滑车控制单元301与总控制单元5保持实时通讯，确保总控制单元5在读取每个滑车控制单元301传送的数据时，能准确读取每个滑车控制单元301的数据信息，从而确保检测伺服单元304上的测量信息能够实时反馈给总控制单元5；
本发明还提出了一种机器人滑动导轨系统的检测控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，将RFID标签按照规划路径沿滑动导轨布设；并保证RFID标签安装的一致性，确保检测伺服单元304能够稳定的检测到RFID便签并读取其中的标签信息；
步骤S2，使用高精度干涉仪或跟踪仪对每一个RFID标签进行位置标定，标定数据反馈给各滑车控制单元；
步骤S3，根据规划路径确定机器人滑车单元的数量和在滑动导轨上的运动范围；
步骤S4，编写机器人滑车单元的伺服运动控制程序，写入到滑车控制单元，通过滑车控制单元发送的运动指令传送给机器人滑车单元上的伺服驱动单元，实现机器人滑车单元在滑动导轨上按照规划的路径进行运动；
步骤S5，机器人滑车单元执行完成运动指令后，由于滑车的滑动摩擦、机械误差及编码误差，机器人滑车单元无法按照伺服驱动单元执行的运动指令运行精确的距离；所以，机器人滑车单元完成运动指令后，启动检测单元程序；
通过滑车控制单元发送指令给检测控制单元，开启检测单元程序；
步骤S6，检测控制单元发送检测指令，控制检测伺服单元按照检测单元程序执行在其行程范围内进行搜索检测RFID标签；
步骤S7，RFID标签的检测数据传输给检测控制单元，处理得到RFID标签的位置信息，并传输给滑车控制单元；
步骤S8，总控制单元与每个滑车控制单元实时通信，每个滑车控制单元得到位置信息后，传送给总控制单元；通过总控制单元执行各机器人滑车单元的运动路径规划程序和防碰撞程序。
现有技术中，机器人滑车单元在滑动导轨上运动时，会产生运动距离的累积误差，累积误差常常由导轨滑动摩擦、机械误差及编码误差等引起；而本发明中通过检测RFID标签的位置，能够通过绝对位置来实时消除累积误差，因此，机器人滑车单元的位置精度能够控制的非常高；而且无需依赖价格昂贵的高精度齿轮、齿条、滑轨和滚轮来保证滑车单元的位置精度，大幅度降低了成本。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种机器人滑动导轨系统，其特征在于，包括导轨单元(1)、地面锚固单元(2)、至少一个机器人滑车单元(3)、多个电子标签(4)、总控制单元(5)；
单个导轨单元(1)或多个导轨单元(1)经过矫直拼接构成滑动导轨；地面锚固单元(2)用于导轨单元(1)与地面的锚固；
一个或多个机器人滑车单元(3)设于滑动导轨上；多个电子标签(4)间隔地沿滑动导轨布设，电子标签间隔距离控制在0.5米～1米；
每个机器人滑车单元(3)上设有滑车控制单元(301)、伺服驱动单元(302)、检测控制单元(303)、检测伺服单元(304)；
总控制单元(5)通过有线或无线连接各机器人滑车单元上的滑车控制单元(301)；在机器人滑车单元上，滑车控制单元(301)分别连接伺服驱动单元(302)和检测控制单元(303)；检测控制单元(303)连接检测伺服单元(304)；
总控制单元(5)与各滑车控制单元(301)通信，统一控制各机器人滑车单元(3)的运动距离和方向；
所述滑车控制单元(301)通过伺服驱动单元(302)控制机器人滑车单元在滑动导轨上的运动启动、停止和调速；
所述检测控制单元(303)控制检测伺服单元(304)识别沿滑动导轨布设的电子标签(4)，并通过检测控制单元(303)对检测数据进行收集，进行数据处理后得到位置信息，并发送给滑车控制单元(301)；滑车控制单元(301)将位置信息反馈给总控制单元(5)。
2.如权利要求1所述的机器人滑动导轨系统，其特征在于，电子标签固定在滑动导轨上，或成一行固定在滑动导轨旁侧并与滑动导轨平行。
3.如权利要求1所述的机器人滑动导轨系统，其特征在于，滑动导轨上安装有限位单元(6)。
4.一种机器人滑动导轨系统的检测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将电子标签按照规划路径沿滑动导轨布设；
步骤S2，对每一个电子标签进行位置标定，标定数据反馈给各滑车控制单元；
步骤S3，根据规划路径确定机器人滑车单元的数量和在滑动导轨上的运动范围；
步骤S4，编写机器人滑车单元的伺服运动控制程序，写入到滑车控制单元，通过滑车控制单元发送的运动指令传送给机器人滑车单元上的伺服驱动单元，实现机器人滑车单元在滑动导轨上按照规划的路径进行运动；
步骤S5，机器人滑车单元完成运动指令后，启动检测单元程序；通过滑车控制单元发送指令给检测控制单元，开启检测单元程序；
步骤S6，检测控制单元发送检测指令，控制检测伺服单元按照检测单元程序执行在其行程范围内进行搜索检测RFID标签；
步骤S7，电子标签的检测数据传输给检测控制单元，处理得到RFID标签的位置信息，并传输给滑车控制单元；
步骤S8，总控制单元与每个滑车控制单元实时通信，每个滑车控制单元得到位置信息后，传送给总控制单元；通过总控制单元执行各机器人滑车单元的运动路径规划程序和防碰撞程序。
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