CN112757288B - 一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法 - Google Patents

一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法，其具体操作流程为：用户离线设定运动控制参数与工艺参数数据，比如速度和电流、电压、功率、气压的匹配数据；运动控制装置根据用户设定的数据建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格；本发明定义一种工艺信息流自适应变化的运动控制流的机制，在工业机器人的运动控制方法中融合工艺信息流的自适应调整功能。本发明建立一个运动控制流和工艺信息流的参数匹配映射表格，典型形式是工业机器人末端执行器线性速度与工艺参数之间的线性映射表格，机器人在轨迹规划时根据速度信息查询工艺参数，并和延迟信息一起储存在同一个队列中，在执行时工艺信息流即可适应运动控制流的变化。

Description

一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法。
背景技术
随着21世纪工业自动化的不断发展，工业生产领域的很多人工作业都被工业机器人所取代，工业机器人凭借其精准性、灵活性和高效率，极大地提高了劳动生产率，减轻了工人负担，甚至可以执行很多人力无法执行的复杂工作。轨迹规划(trajectoryplanning)是机器人运动控制系统中的基础功能，一般表达为位姿等运动量关于时间的函数，该函数提供了机器人每时每刻的确切位置和姿态信息，从时间看，轨迹规划信息是运动控制流。而轨迹规划和信号交互功能融合应用在如焊接、喷涂、切割等连续应用中，机器人末端执行器按照一定的速度要求运动，配合数字量或模拟量信号的输入输出完成工艺加工。从时间看，信号输入输出可看作是包含时间信息的工艺信息流。连续工艺应用可以看作是连续的运动控制流和连续的工艺信息流的融合。连续工艺应用对运动控制流和工艺信息流的变化特别敏感，只有两者相匹配时才能完成高质量的工艺加工。
现有的工业机器人运动控制装置一般只能将速度和工艺参数开放给用户配置，而不具备运动控制流和工艺信息流的参数自适应功能，当运动控制流和工艺信息流不匹配时，不能有效保证加工工艺质量。
现有工业机器人运动控制装置一般只提供轨迹规划(运动控制流)功能和信号输入输出(工艺信息流)功能，而不带有工艺参数自适应功能。在连续工艺应用中，一般需要用户示教机器人末端执行器的路径同时设置合适的速度和合适的工艺参数，但运动控制流和工艺信息流参数不匹配时，如机器人姿态变化明显时末端线性速度可能会急剧下降，如果沿用预设的工艺参数，有可能不能有效保证加工工艺质量。
发明内容
根据以上技术问题，本发明提供一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法，其具体操作流程为：
(1)用户离线设定运动控制参数与工艺参数数据，比如速度和电流、电压、功率、气压的匹配数据；
(2)运动控制装置根据用户设定的数据建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格；
(3)工业机器人控制装置根据用户预设速度参数和工艺参数的示教程序执行轨迹规划；
(4)根据工业机器人DH模型和轨迹规划得到的各轴关节角计算末端执行器运动控制信息，如末端执行器线性速度信息；
(5)根据运动控制信息查询步骤2建立的表格得到匹配的工艺信息；
(6)将轨迹规划得到的运动控制信息、查询得到的工艺信息和固定的延迟信息存储在同一队列；
(7)将运动控制信息通过总线发给机器人执行器，将工艺信息经过延迟后发给工艺执行器。
所述建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格具体方法为：
机器人示教器界面上定义一个运动控制参数与工艺信息参数匹配的线性映射表格，表格可以是1×1的映射表格，也可以是m×n的映射表格，但表格维数不能超过连续应用指令中允许用户设置的参数维数。用户根据不同的连续应用设定表格数据，工业机器人厂家也可预设几种常见连续应用的表格模板，用户可以在预设模板基础上修改或增加表格数据；机器人系统根据用户设定的参数建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格，以备规划时查询。
所述运动控制信息计算方法为：工业机器人控制装置根据用户预设速度参数和工艺参数的示教程序执行轨迹规划得到各轴关于时间信息的关节角，然后根据DH模型计算末端执行器运动控制信息，如末端执行器线性速度信息。
所述工艺信息跟随运动控制信息自适应调整，根据计算得到的末端执行器运动控制信息查询运动控制信息与工艺信息的线性映射表格，得到匹配的工艺信息，再将轨迹规划得到的运动控制信息和查询得到的工艺信息以及固定的延迟信息存储在同一队列，以便后续通过总线周期性发送给执行器。
本发明的有益效果为：本发明定义一种工艺信息流自适应变化的运动控制流的机制，在工业机器人的运动控制方法中融合工艺信息流的自适应调整功能。本发明建立一个运动控制流和工艺信息流的参数匹配映射表格，典型形式是工业机器人末端执行器线性速度与工艺参数之间的线性映射表格，机器人在轨迹规划时根据速度信息查询工艺参数，并和延迟信息一起储存在同一个队列中，在执行时工艺信息流即可适应运动控制流的变化。
本方法提供的操作是将工艺信息参数自适应运动控制参数的变化，在运动控制装置做轨迹规划时查询预先建立的运动控制参数与工艺信息参数线性映射表格得到同一插补周期的工艺参数，和延迟信息一并存储在同一队列，并周期性发给执行器。
附图说明
图1为本发明的原理图。
图2为本发明具体流程。
具体实施方式
根据附图所述，对本发明进行进一步说明：
实施例1
一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法，其具体操作流程为：
(1)用户离线设定运动控制参数与工艺参数数据，比如速度和电流、电压、功率、气压的匹配数据；
(2)运动控制装置根据用户设定的数据建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格，机器人示教器界面上定义一个运动控制参数与工艺信息参数匹配的线性映射表格，表格可以是1×1的映射表格，也可以是m×n的映射表格，但表格维数不能超过连续应用指令中允许用户设置的参数维数。用户根据不同的连续应用设定表格数据，工业机器人厂家也可预设几种常见连续应用的表格模板，用户可以在预设模板基础上修改或增加表格数据；机器人系统根据用户设定的参数建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格，以备规划时查询。
(3)工业机器人控制装置根据用户预设速度参数和工艺参数的示教程序执行轨迹规划；
(4)根据工业机器人DH模型和轨迹规划得到的各轴关节角计算末端执行器运动控制信息，如末端执行器线性速度信息；
(5)根据运动控制信息查询步骤2建立的表格得到匹配的工艺信息；
(6)将轨迹规划得到的运动控制信息、查询得到的工艺信息和固定的延迟信息存储在同一队列；
(7)将运动控制信息通过总线发给机器人执行器，将工艺信息经过延迟后发给工艺执行器。
实施例2
本发明工作原理为：
(1)定义一个运动控制参数与工艺信息参数匹配的线性映射表格，表格可以是1×1的映射表格，也可以是m×n的映射表格，但表格维数不能超过连续应用指令中允许用户设置的参数维数；
(2)上述表格的数据需要用户根据不同的连续应用设定，工业机器人厂家也可预设几种常见连续应用的表格模板，用户可以在预设模板基础上修改或增加表格数据；
(3)工业机器人运动控制装置根据用户示教的程序做轨迹规划时查询上述建立的表格数据，并和延迟信息一起储存在同一个队列中。
(4)工业机器人执行示教程序时同时将储存在同一个队列中的运动信息和工艺信息发给执行器执行。

Claims (2)

1.一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法，其具体操作流程为：
(1)用户离线设定运动控制参数与工艺参数数据，包括速度和电流、电压、功率、气压的匹配数据；
(2)运动控制装置根据用户设定的数据建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格；
所述建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格具体方法为：机器人示教器界面上定义一个运动控制参数与工艺信息参数匹配的线性映射表格，表格为 1×1的映射表格，用户根据不同的连续应用设定表格数据，工业机器人厂家也可预设几种常见连续应用的表格模板，用户可以在预设模板基础上修改或增加表格数据；机器人系统根据用户设定的参数建立运动控制信息与工艺信息的线性映射表格，以备机器人在执行轨迹规划时查询；
(3)工业机器人控制装置根据用户预设速度参数和工艺参数的示教程序执行轨迹规划；所述轨迹规划为工业机器人的位置和姿态信息关于时间的函数；
(4)根据工业机器人DH模型和轨迹规划得到的各轴关节角计算末端执行器运动控制信息，如末端执行器线性速度信息；所述运动控制信息计算方法为：工业机器人控制装置根据用户预设速度参数和工艺参数的示教程序执行轨迹规划得到各轴关于时间信息的关节角，然后根据 DH 模型计算末端执行器运动控制信息，如末端执行器线性速度信息；
(5)根据计算得到的末端执行器运动控制信息查询步骤 2 预先建立的运动控制信息与工艺信息的线性映射表格得到匹配的工艺信息；所述的匹配的工艺信息为同一插补周期的工艺参数；
(6)将轨迹规划得到的运动控制信息、查询得到的工艺信息和固定的延迟信息存储在同一队列，以便后续通过总线周期性发送给执行器；
(7)将运动控制信息通过总线发给机器人执行器，将工艺信息经过延迟后发给工艺执行器；执行时，所述工艺信息可跟随运动控制信息的变化自适应调整。
2.按照权利要求 1 所述的一种工艺参数自适应的工业机器人运动控制方法，其特征在于所述映射表格为 m×n 的映射表格，但表格维数不能超过连续应用指令中允许用户设置的参数维数。
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