搬运桁架机械手精确控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化生产领域，具体是一种搬运桁架机械手精确控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着经济和科技的快速发展，自动化物流生产线的应用越来越广泛。目前，国内外主流的柔性自动线物流系统主要有两种形式:由桁架机械手输送工件组成的全自动生产系统和由机器人搬运系统进行上下料组成自动生产线。由机器人搬运系统进行上下料组成自动生产线存在着效率低、精准度差等缺点，其原因主要是控制系统及方法的不足。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种效率高的搬运桁架机械手精确控制系统及方法。
[0004]本发明通过如下技术方案实现上述目的:搬运桁架机械手精确控制系统，包括:
[0005]若干传感器组，位于若干运动执行器内，用于检测各运动执行器的状态；
[0006]示教系统，用于预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹；
[0007]任务调度系统，用于实时监控任务资源，并将处于释放状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统；
[0008]运动控制系统，与运动执行器连接，用于分析任务调度系统发出的指令和传感器组的数据，调用示教系统内存储的运动轨迹实现控制运动执行器运动，以及用于分析反馈系统发出的反馈输出，实时调整运动执行器的运动轨迹；
[0009]反馈系统，用于处理示教系统、运动控制系统、任务调度系统的反馈输入。
[0010]搬运桁架机械手精确控制方法，包括如下步骤:
[0011]示教系统预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹；
[0012]若干传感器组检测各运动执行器的状态；
[0013]任务调度系统实时监控任务资源，并将处于就绪状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统；
[0014]运动控制系统分析任务调度系统发出的指令和传感器组的数据，调用示教系统内存储的运动轨迹实现控制运动执行器运动；
[0015]反馈系统处理运动控制系统、任务调度系统的反馈输入；
[0016]运动控制系统分析反馈系统发出的反馈输出，实时调整运动执行器的运动轨迹。
[0017]进一步的，所述任务资源的状态包括就绪状态、活动状态、阻塞状态，当任务建立后，未开始获取运行资源的情况下，处于就绪状态；当获取到运行资源的情况下，处于活动状态，由运动执行器执行相应操作；当需要获取的运行资源处于忙碌状态时，处于阻塞状
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[0018]进一步的，所述任务调度算法包括任务先后法和优先级判定法，当多个任务间存在优先级差异时，先调度优先级尚的任务，当多个任务间不存在优先级差异时，按照任务先后顺序来调度。
[0019]进一步的，所述示教系统在模拟运动轨迹时，需要先设定世界坐标及安全行程。
[0020]进一步的，所述示教系统预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹的步骤中，在模拟运动轨迹后，由反馈系统进行反馈修正，并将最终的运动轨迹存储到示教系统中。
[0021]进一步的，反馈系统处理运动控制系统、任务调度系统的反馈输入的步骤中，运动控制系统的反馈输入为运动执行器的实时参数，任务调度系统的反馈输入为任务资源的实时状态。
[0022]与现有技术相比，本发明搬运桁架机械手精确控制系统及方法的有益效果是:通过任务调度系统根据任务调度算法合理分配任务，保证任务高效、有序的进行，将设备利用率和时间利用率最优化，同时根据反馈的实时运行情况，对系统的运行进行优化，提高系统的精确度。
【附图说明】
[0023]图1是搬运桁架机械手精确控制系统的结构框图。
[0024]图2是搬运桁架机械手精确控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]请参阅图1，搬运桁架机械手精确控制系统，包括:
[0026]若干传感器组51，位于若干运动执行器5内，用于检测各运动执行器5的状态；
[0027]示教系统2，用于预先模拟并存储运动执行器5的运动轨迹；
[0028]任务调度系统1，用于实时监控任务资源，并将处于释放状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统3 ;
[0029]运动控制系统3，与运动执行器51连接，用于分析任务调度系统I发出的指令和传感器组51的数据，调用示教系统2内存储的运动轨迹实现控制运动执行器5运动，以及用于分析反馈系统4发出的反馈输出，实时调整运动执行器5的运动轨迹；
[0030]反馈系统4，用于处理示教系统2、运动控制系统3、任务调度系统I的反馈输入。
[0031]运动执行器包括高速加工中心和桁架机械手，桁架机械手在高空中输送零件，直接把被加工零件从一台机床输送到另一台机床上，桁架机械手兼有工序间运输和自动上下料及物料回转等辅助功能，具有输送快捷、精准、柔性，结构相对简捷，便于组合的优点。
[0032]搬运桁架机械手精确控制方法，包括如下步骤:
[0033]步骤SI)示教系统预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹；
[0034]步骤S2)若干传感器组检测各运动执行器的状态；
[0035]步骤S3)任务调度系统实时监控任务资源，并将处于就绪状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统；
[0036]步骤S4)运动控制系统分析任务调度系统发出的指令和传感器组的数据，调用示教系统内存储的运动轨迹实现控制运动执行器运动；
[0037]步骤S5)反馈系统处理运动控制系统、任务调度系统的反馈输入；
[0038]步骤S6)运动控制系统分析反馈系统发出的反馈输出，实时调整运动执行器的运动轨迹。
[0039]任务资源的状态包括就绪状态、活动状态、阻塞状态，当任务建立后，未开始获取运行资源的情况下，处于就绪状态；当获取到运行资源的情况下，处于活动状态，由运动执行器执行相应操作；当需要获取的运行资源处于忙碌状态时，处于阻塞状态。当任务资源处于活动状态时，即进行线上作业，任务完成后，将运行资源释放出来，同时该任务结束其生命周期。
[0040]任务调度算法包括任务先后法和优先级判定法，当多个任务间存在优先级差异时，先调度优先级尚的任务，当多个任务间不存在优先级差异时，按照任务先后顺序来调度。保证任务高效、有序的进行，将设备利用率和时间利用率最优化。
[0041]步骤SI中，示教系统在模拟运动轨迹时，需要先设定世界坐标及安全行程，在示教系统模拟运动执行器的运动轨迹后，由反馈系统对运动轨迹进行反馈修正，并将最终的运动轨迹存储到示教系统中。
[0042]步骤S5中，运动控制系统的反馈输入为运动执行器的实时参数，任务调度系统的反馈输入为任务资源的实时状态。根据反馈的实时运行情况，对系统的运行进行优化，提高系统的精确度。
[0043]在整个系统运行的过程中，反馈系统还会对设备故障进行反馈，在优化运动轨迹的同时保证异常响应和处理的及时性。
[0044]以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.搬运桁架机械手精确控制系统，其特征在于，包括: 若干传感器组，位于若干运动执行器内，用于检测各运动执行器的状态； 示教系统，用于预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹； 任务调度系统，用于实时监控任务资源，并将处于释放状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统； 运动控制系统，与运动执行器连接，用于分析任务调度系统发出的指令和传感器组的数据，调用示教系统内存储的运动轨迹实现控制运动执行器运动，以及用于分析反馈系统发出的反馈输出，实时调整运动执行器的运动轨迹； 反馈系统，用于处理示教系统、运动控制系统、任务调度系统的反馈输入。2.搬运桁架机械手精确控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 示教系统预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹； 若干传感器组检测各运动执行器的状态； 任务调度系统实时监控任务资源，并将处于就绪状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统； 运动控制系统分析任务调度系统发出的指令和传感器组的数据，调用示教系统内存储的运动轨迹实现控制运动执行器运动； 反馈系统处理运动控制系统、任务调度系统的反馈输入； 运动控制系统分析反馈系统发出的反馈输出，实时调整运动执行器的运动轨迹。3.根据权利要求2所述的搬运桁架机械手精确控制方法，其特征在于，所述任务资源的状态包括就绪状态、活动状态、阻塞状态，当任务建立后，未开始获取运行资源的情况下，处于就绪状态；当获取到运行资源的情况下，处于活动状态，由运动执行器执行相应操作；当需要获取的运行资源处于忙碌状态时，处于阻塞状态。4.根据权利要求2所述的搬运桁架机械手精确控制方法，其特征在于，所述任务调度算法包括任务先后法和优先级判定法，当多个任务间存在优先级差异时，先调度优先级尚的任务，当多个任务间不存在优先级差异时，按照任务先后顺序来调度。5.根据权利要求2所述的搬运桁架机械手精确控制方法，其特征在于，所述示教系统在模拟运动轨迹时，需要先设定世界坐标及安全行程。6.根据权利要求2所述的搬运桁架机械手精确控制方法，其特征在于，所述示教系统预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹的步骤中，在模拟运动轨迹后，由反馈系统进行反馈修正，并将最终的运动轨迹存储到示教系统中。7.根据权利要求2所述的搬运桁架机械手精确控制方法，其特征在于，反馈系统处理运动控制系统、任务调度系统的反馈输入的步骤中，运动控制系统的反馈输入为运动执行器的实时参数，任务调度系统的反馈输入为任务资源的实时状态。
【专利摘要】本发明一种搬运桁架机械手精确控制系统及方法，包括若干传感器组，检测各运动执行器的状态；示教系统，预先模拟并存储运动执行器的运动轨迹；任务调度系统，实时监控任务资源，并将处于释放状态的任务资源根据任务调度算法分配给运动控制系统；运动控制系统，分析任务调度系统发出的指令和传感器组的数据，调用示教系统内存储的运动轨迹实现控制运动执行器运动，以及分析反馈系统发出的反馈输出，实时调整运动执行器的运动轨迹；反馈系统，处理示教系统、运动控制系统、任务调度系统的反馈输入。本发明通过任务调度算法合理分配任务，将设备利用率和时间利用率最优化，同时根据反馈的实时运行情况，对系统的运行进行优化，提高系统的精确度。
【IPC分类】B25J9/16
【公开号】CN105150209
【申请号】CN201510497336
【发明人】浦恩帅, 王飚
【申请人】昆山巨林科教实业有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月14日