一种串联六轴工业机器人控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工业机器人控制装置及方法，尤其是一种串联六轴工业机器人控制装置及方法，属于工业机器人控制领域。
【背景技术】
[0002]工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，其中串联六自由度(六轴)工业机器人在焊接、搬运、喷涂等工艺方面得到了广泛应用。目前，串联六自由度工业机器人在工艺方面应用时，常常需要用到变位机来协调工业机器人完成应用要求。
[0003]但由于现有的串联六自由度工业机器人控制系统，往往只提供外加一个单轴变位机或者一个双轴变位机来协调工业机器人的运动控制，使得在工艺应用中，也只可采取一个串联六自由度工业机器人外加一个单轴变位机或一个双轴变位机来进行工艺应用，从而造成生产效率低，工艺装配耗时长等问题，且由于工艺往往存在多道工序，多道工序在单工位上进行工艺应用，易造成单工位工艺装配设计复杂等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种串联六轴工业机器人控制装置，该装置可以灵活地配置多工位变位机，使得串联六轴工业机器人在焊接、搬运、喷涂等工艺方面应用中，能够实现工艺流程简化、缩短工艺装配时间、提高生产效率等优点。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种串联六轴工业机器人控制装置的控制方法。
[0006]本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0007]一种串联六轴工业机器人控制装置，所述控制装置包括变位机分组配置模块、变位机位姿标定模块、变位机协调运动模块、变位机指令译码模块和图形显示模块；所述变位机分组配置模块和变位机位姿标定模块分别与图形显示模块连接，所述变位机位姿标定模块与变位机分组配置模块连接，所述变位机分组配置模块、变位机位姿标定模块、变位机指令译码模块分别与变位机协调运动模块连接；
[0008]所述变位机协调运动模块通过工业以太网GSK-Link总线与伺服驱动装置实现相互通信，所述伺服驱动装置与串联六轴工业机器人、至少一个变位机连接，其中所述伺服驱动装置包括串联六轴工业机器人伺服驱动器和变位机伺服驱动器。
[0009]优选的，所述变位机分组配置模块，其分组配置的顺序与分组对应的变位机伺服驱动器接入工业以太网GSK-Link总线的顺序有关，且根据变位机伺服驱动器所连接的变位机的轴数，依次进行参数配置；
[0010]所述变位机位姿标定模块，采用串联六轴工业机器人依次对所连接的变位机进行位姿标定，若变位机为单轴变位机，则采用三点法标定，若变位机为双轴变位机，则采用五点法标定，并将标定所得数据通过图形显示模块配置；
[0011]所述变位机指令译码模块，对指令进行译码，提取指令中的变位机轴信息，并将其发送给变位机协调运动模块；
[0012]所述变位机协调运动模块，根据变位机分组配置提供的信息和变位机位姿标定提供的信息，按变位机指令要求，通过伺服驱动装置控制串联六轴工业机器人与变位机协调运动。
[0013]优选的，所述控制装置可控制的多工位外部轴总数和 < 四轴；
[0014]I)若多工位外部轴总数和为四轴，则变位机分组配置模块按如下组合为变位机配置分组:
[0015]1.1)两个单轴工位和一个双轴工位，即两个单轴变位机和一个双轴变位机，共配置三个分组；
[0016]1.2)两个双轴工位，即两个双轴变位机，共配置两个分组；
[0017]1.3)四个单轴工位，即四个单轴变位机，共配置四个分组；
[0018]2)若多工位外部轴总数和为三轴，则变位机分组配置模块按如下两种方式中的任一种为变位机配置分组:
[0019]2.1) —个单轴工位和一个双轴工位，即一个单轴变位机和一个双轴变位机，共配置两个分组；
[0020]2.2)三个单轴工位，即三个单轴变位机，共配置三个分组；
[0021]3)若多工位外部轴总数和为两轴，则变位机分组配置模块按如下两种方式中的任一种为变位机配置分组:
[0022]3.1) 一个双轴工位，即一个双轴变位机，共配置一个分组；
[0023]3.2)两个单轴工位，即两个单轴变位机，共配置两个分组；
[0024]4)若多工位外部轴总数和为一轴，则变位机分组配置模块按如下组合为变位机配置分组:
[0025]4.1) 一个单轴工位，即一个单轴变位机，共配置一个分组。
[0026]优选的，所述控制装置内部包含三个CPU，分别为ARM9芯片构成的第一 CPU、ARM9芯片构成的第二 CPU以及DSP6713芯片构成的第三CPU，所述图形显示模块在第一 CPU内实现，所述变位机分组配置模块、变位机位姿标定模块和变位机指令译码模块在第二 CPU内实现，所述变位机协调运动模块在第三CPU内实现；所述第一 CPU与第二 CPU之间采用FPGA总线进行通信，所述第二 CPU与第三CPU之间采用共享内存方式进行通信。
[0027]具体的，所述变位机轴信息包括分组ID、轴角度、联动或非联动、轴运动有效或轴运动无效信息。
[0028]具体的，所述协调运动包括关节运动、直线运动和圆弧运动，共三类运动方式。
[0029]本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0030]一种基于上述串联六轴工业机器人控制装置的控制方法，包括以下步骤:
[0031]S1、变位机协调运动模块通过工业以太网GSK-Link总线将串联六轴工业机器人伺服驱动器按序连接；
[0032]S2、变位机协调运动模块通过工业以太网GSK-Link总线连接工位I?工位N的变位机伺服驱动器，其中N的取值范围是I?4 ;
[0033]S3、在图形显示模块的变位机分组配置界面，按步骤S2的连接情况，利用变位机分组配置模块配置分组数目，以及每个分组的轴数；
[0034]S4、变位机位姿标定模块采用串联六轴工业机器人对当前所选分组的变位机进行位姿标定；
[0035]S5、判断所有分组的变位机是否位姿标定完毕，若是，进入步骤S6;若否，返回步骤S4 ；
[0036]S6、根据工艺需求，通过图形显示模块的控制装置界面选中某工位的分组，进行串联六轴工业机器人与该工位关联的变位机示教编程；
[0037]S7、判断示教编程是否满足工艺需求，若是，进入步骤S8 ;若否，返回步骤S6 ;
[0038]S8、再现启动运行程序，变位机指令译码模块对指令进行译码，提取指令中的变位机轴信息，并将其发送给变位机协调运动模块，变位机协调运动模块通过伺服驱动装置控制工业机器人和变位机协调运动，进行工艺验证。
[0039]优选的，所述步骤S3配置的分组数目与步骤S2中的连接工位数目相同，所述步骤S3配置的每个分组的轴数与步骤S2中的对应工位的轴数相同。
[0040]优选的，步骤S6中，所述示教编程产生的指令，包括串联六轴工业机器人的六轴关节数据、所有多工位对应的变位机按序的分组轴数据、当前选用的工位对应的变位机分组号以及当前选用的工位对应的变位机指令速度。
[0041]优选的，步骤S6中，所述示教编程产生的指令对步骤S8的影响如下:
[0042]若当前选用的工位对应的变位机指令速度设置为O时，则在步骤S8时，空间运动将采取串联六轴工业机器人与变位机联动的方式；若当前选用的工位对应的变位机指令速度设置非O时，空间运动将采取串联六轴工业机器人与变位机非联动的方式。
[0043]本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
[0044]本发明装置及方法通过变位机分组配置模块和图形显示模块相配合，可以灵活地配置多工位变位机，并利用变位机指令译码模块和变位机协调运动模块，控制串联六轴工业机器人与变位机协调运动，使得串联六轴工业机器人在焊接、搬运、喷涂等工艺方面应用中，能够实现工艺流程简化、缩短工艺装配时间、提高生产效率等优点。
【附图说明】
[0045]图1为本发明实施例1的串联六轴工业机器人控制装置结构框图。
[0046]图2为本发明实施例1的串联六轴工业机器人控制装置内部组成框图。
[0047]图3为本发明实施例1