CN115107023A - 一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于双臂真空机器人控制领域，具体说是一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，包括以下步骤：上位机发送运动指令至机器人控制器；机器人控制器对运动指令进行解析，解析出上手臂指令和下手臂指令；将上手臂指令发送至规划库，获取上手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取上手臂规划结果；将下手臂指令写入共享内存中，规划库获取下手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取下手臂规划结果；将上述双臂规划结果分别发送至对应的机器人驱动器执行上手臂规划结果和下手臂规划结果。本发明采用双进程的双臂独立控制方法可以实现在上臂运动的过程中，然后再开始下臂的运动，双臂的开始运动时间和结束运动时间可以不同。

Description

一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法

技术领域

本发明属于双臂真空机器人控制领域，具体说是一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法。

背景技术

国内机器人在传输晶圆的过程中只能实现双臂的同步规划控制，即双臂同时开始运动并且同时结束运动，在真空平台中同一时刻只能针对一个工位进行晶圆传输。没办法实现双臂独立规划控制，为保证双臂机器人在传输晶圆的过程中更加灵活，迅速，双臂机器人需要开发一种双臂独立规划技术。

发明内容

本发明目的是提供一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，以实现在传输晶圆的过程中实现双臂的独立规划控制，以克服上述现有国内机器人只能实现双臂的同步规划控制的弊端。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，包括以下步骤：

1)上位机发送运动指令至机器人控制器；

2)机器人控制器对运动指令进行解析，解析出上手臂指令和下手臂指令；

3)机器人控制器将上手臂指令发送至规划库，规划库在第一进程中获取上手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取上手臂规划结果；

机器人控制器将下手臂指令写入共享内存中，并通过规划库进行规划，规划库在第二进程中获取下手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取下手臂规划结果；

4)将上手臂规划结果和下手臂规划结果分别通过CAN总线发送至对应的上手臂机器人驱动器和下手臂机器人驱动器；

5)上手臂的机器人驱动器和下手臂的机器人驱动器分别执行上手臂规划结果和下手臂规划结果，实现真空双臂机器人的双臂独立控制。

所述步骤2)具体为：解析指令时，通过设定的指令标识分别将上手臂指令解析为上手臂对应的指令码，下手臂指令解析为下手臂对应的指令码。

所述控制参数，包括：工位信息、目标位置和速度。

步骤3)中所述规划库在第一进程中获取上手臂控制参数，具体为：

根据上手臂对应的指令码在第一进程中获取相应的工位信息、目标位置和速度并进行运动规划。

步骤3)中所述规划库在第二进程中获取下手臂控制参数，具体为：

通过共享内存获取下手臂对应的指令码，在第二进程中获取共享内存中的工位信息、目标位置、速度进行运动规划。

步骤3)中根据控制参数进行规划，获取上手臂和下手臂的规划结果，具体为：

规划开始时，分别根据上手臂和下手臂的工位信息、目标位置确定上手臂的关节值，根据速度得到周期数，进而分别获取在每个周期中上手臂的关节值和下手臂的关节值；进而根据上手臂和下手臂的关节值，得到用于控制上手臂关节的电机码盘值和用于控制下手臂关节的电机码盘值。

所述步骤5)，具体为：

所述上手臂和下手臂均由两个电机控制；

将获取到的上手臂关节的电机码盘通过CAN总线写入到作为CAN从站节点ID1的第一电机和CAN从站节点ID2的第二电机所对应的对象字典中，上手臂机器人驱动器根据上手臂关节的电机码盘分别对两个电机驱动，从而实现上手臂的运动控制；

将获取到的下手臂关节的电机码盘值通过CAN总线写入到共享内存中，在将共享内存中的下手臂关节的电机码盘值通过CAN总线写入到作为CAN从站节点ID3的第三电机和CAN从站节点ID4的第四电机所对应的对象字典中，下手臂机器人驱动器根据下手臂关节的电机码盘分别对两个电机驱动，从而实现下手臂的运动控制。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明采用双进程的双臂独立控制方法可以实现在上臂运动的过程中，然后再开始下臂的运动，双臂的开始运动时间和结束运动时间可以不同。

2.本发明在真空平台中可以随时对两个不同的工位进行晶圆传输，这样传输效率可以比原有双臂同步控制方法提高一倍。

3.本发明实现了双臂机器人在传输晶圆过程中的双臂独立规划控制技术，使双臂机器人在传输晶圆时更加灵活、迅速。

附图说明

图1本发明的控制原理图；

图2本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明的技术关键点在于：1、通过使用进程间通讯技术传输双臂的运动信息。2、使用双进程分别规划双臂的运动轨迹。3、使用进程间通讯技术传输规划完的运动轨迹并实现运动。其中，双臂独立规划技术总体方案包括：通讯指令的接收、双臂独立规划、双臂运动实现。

本发明基于的装置为双臂机器人实现，如公布日为2020年7月3日的申请号201811586648.6，发明名称为：一种升降式独立直驱真空机械手；其中，本发明中的上手臂对应该申请中机械手组件2的一轴手臂5和二轴手臂6；本申请下手臂对应该申请中机械手组件2的三轴手臂7和四轴手臂8；

其中，控制本发明的上手臂和下手臂均由两个电机控制，对于控制上手臂的第一电机和第二电机，分别对应了一种升降式独立直驱真空机械手的一轴直驱电机20和二轴直驱电机19；对于控制下手臂的第三电机和第四电机，分别对应了一种升降式独立直驱真空机械手的三轴直驱电机18和四轴直驱电机17；

如图1所示，为本发明的控制原理图：

1)通讯指令的接收：通过指令区分接收到的运动指令是控制哪个手臂的指令。解析并将目标位置点的关节值、速度、加速度和加加速度传给对应的手臂。

2)通过双进程实现双臂独立规划：通过两个进程分别规划各自的手臂运动轨迹。

3)通过进程间通讯技术实现双臂的独立运动：通过进程间通讯技术将两个手臂的运动轨迹点传输给控制器，控制器通过CAN总线将各个轴的码盘值发送给驱动器实现双臂的独立运动。

如图2所示，为本发明的方法流程图，具体包括以下步骤：

首先，1)上位机发送运动指令至机器人控制器；

2)机器人控制器对运动指令进行解析，解析出上手臂指令和下手臂指令；

3)机器人控制器将上手臂指令发送至规划库，规划库在第一进程中获取上手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取上手臂规划结果；

机器人控制器将下手臂指令写入共享内存中，并通过规划库进行规划，规划库在第二进程中获取下手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取下手臂规划结果；

4)将上手臂规划结果和下手臂规划结果分别通过CAN总线发送至对应的上手臂机器人驱动器和下手臂机器人驱动器；

5)上手臂的机器人驱动器和下手臂的机器人驱动器分别执行上手臂规划结果和下手臂规划结果，实现真空双臂机器人的双臂独立控制。

其中，机器人控制器对运动指令进行解析，解析出上手臂指令和下手臂指令；其通讯指令接收详细步骤如下：

通过TCP或者串口接收上位机发送给机器人的运动指令，解析指令时通过设定的指令标识(ARM A、ARM B)分别将上手臂指令解析为上手臂对应的指令码，下手臂指令解析为下手臂对应的指令码(上臂指令码0xa1-0xcf、下臂指令码0xd1～0xff)。通过指令标识，机器人控制器可自动分辨出具体哪一条指令码对应了哪一个手臂；

双臂独立规划详细步骤：

上手臂运动规划可直接将上手臂对应的指令码通过上手臂接口函数传递给上手臂运动函数，上手臂运动函数可直接在主进程中获取相应的工位信息、目标位置、速度、加速度、加加速度并进行运动规划。

下手臂运动规划由于在进程二中无法直接获取主进程中的指令码、工位信息、目标位置、速度、加速度、加加速度、信号量同步等信息。需要先将上述信息写入共享内存中，下手臂运动规划通过共享内存获取下手臂对应的指令码，再将指令码通过下手臂接口函数传递给下手臂运动函数，下手臂运动函数通过获取共享内存中的工位信息、目标位置、速度、加速度、加加速度进行运动规划。

双臂运动实现详细步骤：

上手臂运动规划开始时，会将工位信息、目标位置、速度、加速度、加加速度5个参数传给规划函数，计算得出每个周期输出的关节值，关节值在通过模型函数计算出每个周期输出的码盘值，直到规划全部执行完成。

下手臂运动规划开始时，会将工位信息、目标位置、速度、加速度、加加速度5个参数传给规划函数，计算得出每个周期输出的关节值，关节值在通过模型函数计算出每个周期输出的码盘值，直到规划全部执行完成。下手臂规划由于在进程二中进行，需要先获取信号量同步信息再将每个周期规划后计算出的码盘值写入到共享内存中。

双臂运动控制详细步骤：

上手臂和下手臂均由两个电机控制；

将获取到的上手臂关节的电机码盘写入到CAN总线，再通过CAN总线通过对象字典为0x6063的PDO写入到作为CAN从站节点ID1的第一电机和CAN从站节点ID2的第二电机所对应的对象字典中，上手臂机器人驱动器根据上手臂关节的电机码盘分别对两个电机驱动，从而实现上手臂的运动控制；

将获取到的下手臂关节的电机码盘值通过CAN总线写入到共享内存中，在将共享内存中的下手臂关节的电机码盘值写入到CAN总线中，CAN总线再通过对象字典为0x6063的PDO写入到作为CAN从站节点ID3的第三电机和CAN从站节点ID4的第四电机所对应的对象字典中，下手臂机器人驱动器根据下手臂关节的电机码盘分别对两个电机驱动，从而实现下手臂的运动控制。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)上位机发送运动指令至机器人控制器；

2)机器人控制器对运动指令进行解析，解析出上手臂指令和下手臂指令；

3)机器人控制器将上手臂指令发送至规划库，规划库在第一进程中获取上手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取上手臂规划结果；

机器人控制器将下手臂指令写入共享内存中，并通过规划库进行规划，规划库在第二进程中获取下手臂控制参数，并根据控制参数进行规划，获取下手臂规划结果；

4)将上手臂规划结果和下手臂规划结果分别通过CAN总线发送至对应的上手臂机器人驱动器和下手臂机器人驱动器；

5)上手臂的机器人驱动器和下手臂的机器人驱动器分别执行上手臂规划结果和下手臂规划结果，实现真空双臂机器人的双臂独立控制。

2.根据权利要求1所述的一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：解析指令时，通过设定的指令标识分别将上手臂指令解析为上手臂对应的指令码，下手臂指令解析为下手臂对应的指令码。

3.根据权利要求1所述的一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，所述控制参数，包括：工位信息、目标位置和速度。

4.根据权利要求1所述的一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，步骤3)中所述规划库在第一进程中获取上手臂控制参数，具体为：

根据上手臂对应的指令码在第一进程中获取相应的工位信息、目标位置和速度并进行运动规划。

5.根据权利要求1所述的一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，步骤3)中所述规划库在第二进程中获取下手臂控制参数，具体为：

通过共享内存获取下手臂对应的指令码，在第二进程中获取共享内存中的工位信息、目标位置、速度进行运动规划。

6.根据权利要求1所述的一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，步骤3)中根据控制参数进行规划，获取上手臂和下手臂的规划结果，具体为：

规划开始时，分别根据上手臂和下手臂的工位信息、目标位置确定上手臂的关节值，根据速度得到周期数，进而分别获取在每个周期中上手臂的关节值和下手臂的关节值；进而根据上手臂和下手臂的关节值，得到用于控制上手臂关节的电机码盘值和用于控制下手臂关节的电机码盘值。

7.根据权利要求1所述的一种真空双臂机器人的双臂独立控制方法，其特征在于，所述步骤5)，具体为：

所述上手臂和下手臂均由两个电机控制；

将获取到的上手臂关节的电机码盘通过CAN总线写入到作为CAN从站节点ID1的第一电机和CAN从站节点ID2的第二电机所对应的对象字典中，上手臂机器人驱动器根据上手臂关节的电机码盘分别对两个电机驱动，从而实现上手臂的运动控制；

将获取到的下手臂关节的电机码盘值通过CAN总线写入到共享内存中，在将共享内存中的下手臂关节的电机码盘值通过CAN总线写入到作为CAN从站节点ID3的第三电机和CAN从站节点ID4的第四电机所对应的对象字典中，下手臂机器人驱动器根据下手臂关节的电机码盘分别对两个电机驱动，从而实现下手臂的运动控制。

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