CN114474108B - 一种usb控制手柄联动控制机器人的方法 - Google Patents

一种usb控制手柄联动控制机器人的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种USB控制手柄联动控制机器人的方法,包括如下步骤:(1)将上位机分别与USB控制手柄、PLC进行通讯连接;(2)将PLC与机器人的本体控制系统进行通讯连接;(3)机器人的本体控制系统进行示教编程;(4)操作USB控制手柄控制机器人进行相应动作,反复调试修改机器人移动参数直至稳定运行。本发明通过USB控制手柄控制机器人,不受控制范围的局限,通过上位机发出移动指令,操作者可不必处于现场恶劣的环境中,同时解决了机器人由示教器控制的单一性加强了通用性;本技术方案的上位机还能监测机器人的实时动作状态,可为模型仿真提供数据支持。

Description

一种USB控制手柄联动控制机器人的方法
技术领域
本发明属于机器人远程控制技术领域,具体涉及一种USB控制手柄联动控制机器人的方法。
背景技术
随着人工智能的飞速发展,越来越多的人力劳作由机器所替代,从而挺高生产效率,降低生产成本,为企业带来更高的创收,其中机器人的生产应用尤为广泛。
机器人可以在恶劣的生产环境中完成复杂的工艺作业,但机器人的路径示教和本体控制必须在现场操作,控制单一而且局限性大。
综上所述,亟需提供一种不受控制范围的局限的USB控制手柄联动控制机器人的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种不受控制范围的局限的USB控制手柄联动控制机器人的方法。
上述目的是通过如下技术方案实现:一种USB控制手柄联动控制机器人的方法,包括如下步骤:
(1)将上位机分别与USB控制手柄、PLC进行通讯连接;
(2)将PLC与机器人的本体控制系统进行通讯连接;
(3)机器人的本体控制系统进行示教编程;
(4)操作USB控制手柄控制机器人进行相应动作,反复调试修改机器人移动参数直至稳定运行;
其中,上位机、PLC和机器人的本体控制系统内分别装载有桌面应用程序、运动控制程序和ROB示教程序,桌面应用程序用于实现上位机与USB控制手柄、PLC的通讯连接并进行信号交互,运动控制程序用于实现PLC与机器人的本体控制系统的通讯连接并进行信号交互,ROB示教程序用于接收角度移动信号并控制机器人进行相应动作。
本发明结合上位机、可编程控制器(PLC)、USB控制手柄和机器人本体控制系统等来实现机器人远程控制功能。软硬件转载连接后,机器人的本体控制系统选定编写好的运行程序并运行,启动桌面应用程序,插入USB控制那个会手柄,待手柄和PLC显示通讯成功后即可控制机器人并读取六轴实时位置,USB控制手柄将操纵信号传递给上位机,上位机发出移动指令至PLC,PLC对机器人的六轴信号进行读写操作,机器人的本体控制系统进而控制机器人进行相关动作。
进一步的技术方案是,所述步骤(1)中包括桌面应用程序的开发步骤:
(1.1)采用winform窗体应用程序,拖动工具栏公共控件至新建窗体合理布局完成界面组态,
(1.2)配置上位机本地网络;
(1.3)创建USB控制手柄通讯连接
(1.3.1)引用非托管型动态链接库xinput1_3.dll文件,用于USB控制手柄与桌面应用程序的连接;
(1.3.2)编写公共类内容,定义USB控制手柄按钮功能函数及接口通讯函数;
(1.4)创建PLC通讯连接
(1.4.1)新建类库并添加引用Siemens PLC接口通讯Sharp7类;
(1.4.2)编写公共类内容,调用Sharp7类的API接口函数与PLC进行通讯读写操作。
进一步的技术方案是,所述步骤(2)中包括运动控制程序的开发步骤:
(2.1)获取机器人的Profinet通讯通用站描述文件;
(2.2)通过Portal软件新建PLC项目,引用机器人的Profinet通讯通用站描述文件构建网络通信图;
(2.3)配置PLC上位Profinet通讯IP地址;
(2.4)修改机器人的Profinet通讯通用站描述文件的名称、IP地址、点位映射位数,且修改后信息与机器人配置信息一致;
(2.5)添加PLC编程指令Profinet信号映射库与机器人信号交互;
(2.6)通过包括转换、四则运算在内指令对Profinet IO映射信号进行编译处理,实现对机器人的六轴信号的读写操作。
进一步的技术方案是,所述步骤(3)中包括ROB示教程序的开发步骤:
(3.1)机器人信息配置,保证与PLC配置的Profinet通讯通用站描述文件的名称、IP地址、映射点位数信息保持一致;
(3.2)传输信号映射;
(3.3)程序编制。
进一步的技术方案是,所述步骤(3.2)具体步骤如下:
(3.2.1)打开系统操作路径system至config至FOLD USER GLOBALS,定义机器人输入输出信号映射点位;
(3.2.2)打开系统操作路径system至SPS至USER PLC,取机器人六轴系统变量编写程序完成六轴角度符号位判断,为保证读取角度精确到十分位对六轴系统变量做乘十处理取绝对值;
(3.2.3)打开系统操作路径system至config至FOLD USER GLOBALS定义用户自定义全局变量可供运行程序读取。
进一步的技术方案是,所述步骤(3.3)具体步骤如下:
(3.3.1)打开机器人外部编程软件orangeedit创建新项目,结合所述全局变量编写PTP机器人移动指令来接收上位控制发出的角度移动信号;
(3.3.2)运行程序编写完成拷贝至机器人的本体控制系统program目标文件夹下,点击编辑选择查看全部文件,点击运行程序变量配置文件,找到全局变量给其赋初始值。
相比于现有技术,本发明通过USB控制手柄控制机器人,不受控制范围的局限,通过上位机发出移动指令,操作者可不必处于现场恶劣的环境中,同时解决了机器人由示教器控制的单一性加强了通用性;本技术方案的上位机还能监测机器人的实时动作状态,可为模型仿真提供数据支持。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的USB控制手柄联动控制机器人的方法的设备组织结构图;
图2为本发明一种实施方式所涉及的USB控制手柄联动控制机器人的方法的网络架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外,本领域技术人员根据本文件的描述,可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下,硬件选型:
PC上位机—通用
PLC—Siemens 6ES7 214-1HG40-0XB0
USB控制手柄—Microsoft Xbox360
ROB—KUKA KRC4 500kg
硬件设备通讯,PC上位机与PLC采用基于TCP协议的Socket通信,PLC与ROB采用Profinet工业通信。网络架构图如图2所示。
如图1,一种USB控制手柄联动控制机器人的方法,上位机、PLC和机器人的本体控制系统内分别装载有桌面应用程序、运动控制程序和ROB示教程序,桌面应用程序用于实现上位机与USB控制手柄、PLC的通讯连接并进行信号交互,运动控制程序用于实现PLC与机器人的本体控制系统的通讯连接并进行信号交互,ROB示教程序用于接收角度移动信号并控制机器人进行相应动作。具体包括如下步骤:
(1)将上位机分别与USB控制手柄、PLC进行通讯连接;
步骤(1)中包括桌面应用程序的开发步骤,桌面应用程序软件开发,开发语言采用C#:
(1.1)可视化界面前段开发采用winform窗体应用程序,拖动工具栏公共控件至新建窗体合理布局完成界面组态,
(1.2)配置上位机本地网络IPV4,通讯设备需处于同网段,此处设置为192.168.1.1;
(1.3)创建USB控制手柄通讯连接
(1.3.1)引用非托管型动态链接库xinput1_3.dll文件,用于USB控制手柄与桌面应用程序的连接;
(1.3.2)编写公共类内容,定义USB控制手柄按钮功能函数及接口通讯函数;
(1.4)创建PLC通讯连接
(1.4.1)新建类库并添加引用Siemens PLC接口通讯Sharp7类;
(1.4.2)编写公共类内容,调用Sharp7类的API接口函数与PLC进行通讯读写操作。
(2)将PLC与机器人的本体控制系统进行通讯连接;
步骤(2)中包括运动控制程序的开发步骤:
(2.1)获取机器人的Profinet通讯通用站描述文件(GSD文件);
(2.2)通过Portal软件新建PLC项目,引用机器人的Profinet通讯通用站描述文件构建网络通信图;
(2.3)配置PLC上位Profinet通讯IP地址,通讯设备需处于同网段,此处设置为192.168.1.2;
(2.4)修改机器人的Profinet通讯通用站描述文件的名称、IP地址、点位映射位数,且修改后信息与机器人配置信息一致;
(2.5)添加PLC编程指令Profinet信号映射库与机器人信号交互;
(2.6)通过包括转换、四则运算在内指令对Profinet IO映射信号进行编译处理,实现对机器人的六轴信号的读写操作。
(3)机器人本体控制系统进行示教编程;
步骤(3)中包括ROB示教程序的开发步骤:
(3.1)机器人信息配置,保证与PLC配置的Profinet通讯通用站描述文件的名称、IP地址、映射点位数信息保持一致;
(3.2)传输信号映射;
(3.2.1)打开系统操作路径system至config至FOLD USER GLOBALS,定义机器人输入输出信号映射点位;
(3.2.2)打开系统操作路径system至SPS至USER PLC,取机器人六轴系统变量$AXIS_act.A(1-6)编写程序完成六轴角度符号位判断,为保证读取角度精确到十分位对六轴系统变量做乘十处理取绝对值;
(3.2.3)打开系统操作路径system至config至FOLD USER GLOBALS定义用户自定义全局变量REAL ZA(1-6)可供运行程序读取。
(3.3)程序编制
(3.3.1)打开机器人外部编程软件orangeedit创建新项目,结合上述全局变量REAL ZA(1-6)编写PTP机器人移动指令来接收上位控制发出的角度移动信号;
(3.3.2)运行程序编写完成拷贝至机器人的本体控制系统program目标文件夹下,点击编辑选择查看全部文件,点击运行程序变量配置文件(后缀名为.dat),找到全局变量REAL ZA(1-6)给其赋初始值,一般为机器人定义的HOME点。
(4)操作USB控制手柄控制机器人进行相应动作,反复调试修改机器人移动参数直至稳定运行。
以上步骤全部完成后,就可以实现通过USB控制手柄控制六轴机器人了。
操作流程:机器人本体控制系统选定编写好的运行程序并运行;启动桌面控制程序,插入USB控制手柄,待USB控制手柄和PLC显示通讯成功后即可控制机器人并读取六轴实时位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种USB控制手柄联动控制机器人的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将上位机分别与USB控制手柄、PLC进行通讯连接;其中,所述步骤(1)中包括桌面应用程序的开发步骤:
(1.1)采用winform窗体应用程序,拖动工具栏公共控件至新建窗体合理布局完成界面组态;
(1.2)配置上位机本地网络;
(1.3)创建USB控制手柄通讯连接:
(1.3.1)引用非托管型动态链接库xinput1_3.dll文件,用于USB控制手柄与桌面应用程序的连接;
(1.3.2)编写公共类内容,定义USB控制手柄按钮功能函数及接口通讯函数;
(1.4)创建PLC通讯连接:
(1.4.1)新建类库并添加引用Siemens PLC接口通讯Sharp7类;
(1.4.2)编写公共类内容,调用Sharp7类的API接口函数与PLC进行通讯读写操作;
(2)将PLC与机器人的本体控制系统进行通讯连接;其中,所述步骤(2)中包括运动控制程序的开发步骤:
(2.1)获取机器人的Profinet通讯通用站描述文件;
(2.2)通过Portal软件新建PLC项目,引用机器人的Profinet通讯通用站描述文件构建网络通信图;
(2.3)配置PLC上位Profinet通讯IP地址;
(2.4)修改机器人的Profinet通讯通用站描述文件的名称、IP地址、点位映射位数,且修改后信息与机器人配置信息一致;
(2.5)添加PLC编程指令Profinet信号映射库与机器人信号交互;
(2.6)通过包括转换、四则运算在内指令对Profinet IO映射信号进行编译处理,实现对机器人的六轴信号的读写操作;
(3)机器人的本体控制系统进行示教编程;所述步骤(3)中包括ROB示教程序的开发步骤:
(3.1)机器人信息配置,保证与PLC配置的Profinet通讯通用站描述文件的名称、IP地址、映射点位数信息保持一致;
(3.2)传输信号映射;
(3.2.1)打开系统操作路径system至config至FOLD USER GLOBALS,定义机器人输入输出信号映射点位;
(3.2.2)打开系统操作路径system至SPS至USER PLC,取机器人六轴系统变量编写程序完成六轴角度符号位判断,为保证读取角度精确到十分位对六轴系统变量做乘十处理取绝对值;
(3.2.3)打开系统操作路径system至config至FOLD USER GLOBALS定义用户自定义全局变量可供运行程序读取;
(3.3)程序编制;
(3.3.1)打开机器人外部编程软件orangeedit创建新项目,结合所述的全局变量编写PTP机器人移动指令来接收上位控制发出的角度移动信号;
(3.3.2)运行程序编写完成拷贝至机器人的本体控制系统program目标文件夹下,点击编辑选择查看全部文件,点击运行程序变量配置文件,找到全局变量REAL ZA(1-6)给其赋初始值;
(4)操作USB控制手柄控制机器人进行相应动作,反复调试修改机器人移动参数直至稳定运行;
其中,上位机、PLC和机器人的本体控制系统内分别装载有桌面应用程序、运动控制程序和ROB示教程序,桌面应用程序用于实现上位机与USB控制手柄、PLC的通讯连接并进行信号交互,运动控制程序用于实现PLC与机器人的本体控制系统的通讯连接并进行信号交互,ROB示教程序用于接收角度移动信号并控制机器人进行相应动作。
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