CN109128812A - 一种工业机器人协同柔性装配系统及控制方法 - Google Patents

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王亮亮
谢国用
张欣
王永宜
都晔凯
罗晓晔
刘云斌
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
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Abstract

本发明公开了一种工业机器人协同柔性装配系统及控制方法，主要包括控制单元、人机交互单元、四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、视觉单元、装配供料检测单元、料库单元、移动机器人AGV单元；本发明为柔性系统通过更换料库和装配供料检测单元可以完成陀螺模块、七巧板模块、纪念币模块、按钮模块、键盘模块、鼠标模块与U盘模块的装配；本发明为工业机器人协同工作系统；本发明以控制单元为控制主体，四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、移动机器人AGV单元为控制单元的一个控制模块，通过工业网络，实现工业机器人协同工作。

Description

一种工业机器人协同柔性装配系统及控制方法
技术领域
本发明涉及工业机器人控制领域，尤其涉及一种工业机器人协同柔性装配系统及控制方法。
背景技术
目前市面上的工业机器人控制系统大多只能是单机器人或者几台机器人的简单拼凑，并未真正实现机器人的协作；目前市面上的大多数机器人系统都只能装配单一的工件，并不是柔性系统；目前市面上的大多数机器人系统都只是简单的通讯，并未组成完整的工业网络。因此，开发一个工业机器人协同柔性装配系统及控制方法系统对人才的培养有着实际的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于教学实训的，可以完成工业机器人协同柔性装配的系统。
本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于上述系统的控制方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现。
一种工业机器人协同柔性装配系统，该系统主要包括用于控制系统启停和协调各工业机器人协同工作的控制单元、用于控制系统及显示运行参数的人机交互单元、用于零件供料的四轴工业机器人单元、用于装配的六轴工业机器人单元、用于配合机器人工作的装配供料检测单元、用于自动存放原料合成品的料库单元、用于检测原料颜色、位置、及文字信息的视觉单元、用于系统上下料的移动机器人AGV单元；本系统为柔性系统通过更换料库和装配供料检测单元可以完成陀螺模块、七巧板模块、纪念币模块、按钮模块、键盘模块、鼠标模块与U盘模块的装配。本系统为工业机器人协同工作系统本系统提供一种以控制单元为控制主体，四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、移动机器人AGV单元、视觉单元、装配供料检测单元、料库单元为控制单元的一个控制模块，通过工业网络，实现工业机器人协同工作。
所述控制单元包括可编程逻辑控制器（PLC）、用于执行逻辑控制输出的输出转接模块和用于获取传感器输入信号的输入转接模块；所述可编程逻辑控制器分别与输入转接模块和输出转接模块连接；所述控制单元PLC通过工业网络与四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元，视觉单元通讯；控制单元PLC通过工业无线网络与移动机器人AGV通讯；控制单元PLC通过输入转接模块和输出转接模块与其它单元交换数据。
所述为柔性系统，通过简单更换料库和装配供料检测单元完成多种工件的装配任务。料库包含陀螺模块、七巧板模块、纪念币模块、按钮模块、键盘模块、鼠标模块与U盘模块七种模块，可以从所述模块中任意选取一种组成系统，共可以完成七种不同的装配任务。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现。
一种工业机器人协同柔性装配系统的控制方法，该方法主要包括：以控制单元为核心，控制单元就像整个系统的大脑，其他单元为身体的各个部分；人机交互单元、四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、视觉单元、装配供料检测单元、移动机器人AGV单元都由控制单元统一控制，各司其职，从而达到系统的协调稳定运行。其中各个单元之间组成的工业网络就如神经，用来传递各种控制信息及运行状态。
本系统采用的是一种工业网络控制方法，控制单元和四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、视觉单元采用基于MODBUS TCP的网络工业通讯。控制单元和移动机器人AGV采用无线通讯。控制单元和其他单元通过输入转接模块和输出转接模块进行数据交换。
与现有技术相比，本发明还具有以下优点。
1本发明为多机器人协作系统，加入了移动机器人AGV单元，改进了以前的手工上下料，提高了系统的自动化程度。
2本发明改进了以前机器人控制系统的简单拼凑，实现了机器人之间的协同工作。
3本发明提供了一种以控制单元为中心的综合工业网络控制方法。
4本发明应用到了无线工业网络通讯。
5本发明提供了多样化多种工件的实训平台，体现了柔性制造，贴近工业现场，实训内容丰富多样，易于激发学生学习兴趣。
附图说明
图1是本发明所提供的多机器人教学实训平台控制系统的控制框图。
图2是本发明所提供的按钮装配实例的控制流程图。
图3是本发明所提供的网络拓扑图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
实施例1如下所示。
如图1所示，本发明提出一种多机器人教学实训平台控制系统，包括控制单元1、人机交互单元2、四轴工业机器人单元3、六轴工业机器人单元4、视觉单元5、移动机器人AGV单元6、供料装配检测单元7。所述四轴工业机器人单元3、六轴工业机器人单元4、视觉单元5、装配供料检测单元7、移动机器人AGV单元6均与控制单元1相连接，并在控制单元1的协调下运行，完成上料、分拣、搬运、装配等工作。
本系统为柔性系统，形式灵活多变，以装配按钮为例进行说明。
控制流程如图2所示。
系统准备就绪，机器人回原点后；启动系统，移动机器人AGV接收到控制单元的信号后开始上料。AGV选择原料盘按照预定轨迹放到原料仓处。
四轴工业机器人移动到原料仓处，抓取按钮底座放置到装配供料检测单元对应位置；然后返回原料仓抓取按钮灯芯放置到装配供料检测单元对应位置；然后再次返回原料仓位置抓取按钮上盖放置到装配供料检测单元对应位置。
放料完成后四轴工业机器人回到安全位置，发送完成信号给控制单元。控制系统收到完成信号后启动装配供料检测单元，将原料运至六轴工业机器人装配区域。
六轴工业机器人收到控制系统的装配信号后，抓取灯芯装配到按钮底座中，装配完成再抓取按钮上盖装配到按钮底座中。装配完成六轴工业机器人回到安全点，控制系统给检测台通电，控制视觉系统拍照，检测按钮是否装配合格并检测按钮颜色，把结果反馈给六轴工业机器人。六轴工业机器人按照结果把成品按钮分类入库。
在六轴工业机器人装配的同时四轴工业机器人继续上料，然后重复装配过程，直至所有原料都装配完成，入库后发送入库完成信号给控制单元。控制单元接收到入库完成信号后，给AGV发送信号，AGV将成品仓库料盘按照预定路线放置到仓库中，整个流程结束。
实施例2如下所示。
本系统提供了一种基于工业网络的控制方法，网络拓扑图如图3.
本控制网络中以控制单元为中心四轴工业机器人单元，六轴工业机器人单元和视觉单元通过MODBUS TCP 网络和控制单元进行数据交换；移动机器人AGV和控制单元通过无线网进行数据交换。

Claims (8)

1.一种工业机器人协同柔性装配系统及控制方法，其特征在于：本系统为柔性系统通过更换料库和装配供料检测单元可以完成多种工件的装配；其特征在于：本系统为工业机器人协同工作系统；本系统提供一种以控制单元为控制主体，四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、移动机器人AGV单元、视觉单元、装配供料检测单元、料库单元为控制单元的一个控制模块，通过工业网络，实现工业机器人协同工作的一种控制方法。
2.根据权利要求1所述工业机器人协同柔性装配系统及控制方法，其特征在于，所述控制方法是一种基于工业网络通讯的控制方法，以控制单元为核心。
3.根据权利要求1所述工业机器人协同柔性装配系统及控制方法，其特征在于，所述控制单元包括可编程逻辑控制器（PLC）、用于执行逻辑控制输出的输出转接模块和用于获取传感器输入信号的输入转接模块；所述可编程逻辑控制器分别与输入转接模块和输出转接模块连接；所述控制单元PLC通过工业网络与四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元，视觉单元通讯；控制单元PLC通过工业无线网络与移动机器人AGV通讯；控制单元PLC通过输入转接模块和输出转接模块与其它单元交换数据。
4.根据权利要求3所述工业网络，其特征在于，所述控制单元中的PLC通过工业网络与四轴工业机器人单元、六轴工业机器人单元、视觉单元通讯；所述工业无线网络，其特征在于，所述控制单元中的PLC通过无线通讯的工业无线网络与移动机器人AGV单元通讯。
5.根据权利要求1所述工业机器人协同柔性装配系统及控制方法，其特征在于，所述为柔性系统，通过简单更换料库和装配供料检测单元完成多种工件的装配任务。
6.根据权利要求5所述柔性系统，其特征在于，所述料库包含陀螺模块、七巧板模块、纪念币模块、按钮模块、键盘模块、鼠标模块与U盘模块包括但不限于以上七种，可以从所述模块中任意选取一种组成系统，可以完成多种不同的装配任务。
7.根据权利要求1所述工业机器人协同柔性装配系统及控制方法，其特征在于，所述为多种工业机器人协同完成工件的装配工作。
8.根据权利要求7所述为多种工业机器人协同完成工件的装配工作，其特征在于，由移动机器人AGV为系统上下料，由四轴工业机器人为装配供给原料，由六轴工业机器人为进行零件装配，通过控制单元的协调，各工业机器人以稳定的节拍相互配合协同工作。
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