通用七轴冗余工业机器人协调控制系统的制作方法

本发明属于工业机器人控制系统技术领域，尤其是涉及一种通用七轴冗余工业机器人协调控制系统。

背景技术：

七轴冗余机器人各轴均通过伺服电机进行运动控制，各轴的协调运行非常关键。通常情况下各轴之间的动态配合运动及响应存在一定差异，且现有多关节机器人电控系统中可扩展能力较差，同时各轴的插补功能较弱。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种通用七轴冗余工业机器人协调控制系统，通过运动控制模块的多轴插补运动控制功能，能够实现控制系统运动轨迹的精确控制，同时使各轴运动过程中实现较为精确的位置跟随及速度跟随控制，实现了七个运动轴的高精度控制并且兼顾了它们之间的运动协调，从而实现了响应的运动轨迹控制。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

通用七轴冗余工业机器人协调控制系统，包括电源模块、工控机、UMAC控制器、伺服驱动器、驱动电机、限位传感器、安全模块、PLC控制器和示教盒；

所述电源模块与所述工控机、UMAC控制器、伺服驱动器、驱动电机、安全模块、PLC控制器和示教盒电连接；

所述UMAC控制器分别与所述伺服驱动器和限位传感器信号连接，该UMAC控制器内设有轴卡，所述UMAC控制器通过轴卡向所述伺服驱动器发送控制指令，并通过轴卡接受该伺服驱动器的反馈信号与接收限位传感器的位置信息；

所述工控机通过网络接口与所述UMAC控制器网络连接，该工控机向UMAC控制器发送控制指令，并接收伺服驱动器的反馈信号；

所述伺服驱动器与所述驱动电机信号连接；

所述工控机与所述示教盒信号连接；

所述安全模块与所述UMAC控制器和PLC控制器信号连接，所述UMAC控制器和PLC控制器与所述工控机信号连接。

进一步的，所述电源模块包括配电柜、分线母排、抱闸电源模块、24V电源控制模块、15V电源控制模块和断路器；

所述配电柜内设有变压器，所述配电柜的电源输出端通过断路器与所述分线母排的输入端电连接；

所述分线母排包括多路单相输出和一路三相输出，该分线母排单相输出中的几路分别与所述抱闸电源模块、24V电源控制模块和15V电源控制模块电连接，所述抱闸电源模块、电源控制模块和15V电源控制模块分别输出24V、24V和15V直流电；

所述分线母排上的剩余多路单相输出和一路三相输出分别输出单相220V交流电或三相220V交流电。

进一步的，所述UMAC控制器通过继电器或接触器由分线母排的一路单相输出、24V电源控制模块和15V电源控制模块提供电源。

进一步的，所述PLC控制器通过继电器或接触器由分线母排的一路单相输出和24V电源控制模块提供电源。

进一步的，所述工控机通过继电器或接触器由所述分线母排的一路单相输出提供电源。

进一步的，所述伺服驱动器通过继电器或接触器由所述分线母排输出端的一路单相输出和一路三相输出以及24V电源控制模块提供电源。

进一步的，所述通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括风扇和照明装置，所述风扇和照明装置分别与所述分线母排的输出端电连接。

进一步的，所述通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括抱闸，所述抱闸通过继电器或接触器与所述抱闸电源模块的输出端电连接。

进一步的，所述通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括开关、按钮和指示灯，所述开关、按钮和指示灯分别与所述24V电源控制模块电连接。

进一步的，所述通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括安全栅，所述安全栅与所述24V电源控制模块电连接。

进一步的，所述安全模块包括安全开关、限位开关报警模块、驱动器报警模块、急停报警模块和手自动切换模块，所述安全开关、限位开关报警模块和驱动报警模块与所述UMAC控制器信号连接，所述UMAC控制器与所述PLC控制器信号连接，所述急停报警模块和手自动切换模块与所述PLC控制器信号连接，所述工控机与所述UMAC控制器和PLC控制器信号连接。

相对于现有技术，本发明所述的通用七轴冗余工业机器人协调控制系统具有以下优势：

(1)本发明所述的通用七轴冗余工业机器人协调控制系统，通过UMAC控制器、伺服驱动器和工控机之间的通信配合，实现七轴冗余工业机器人运动的精确控制。

(2)本发明所述的通用七轴冗余工业机器人协调控制系统，通过特定的按钮、指示灯及限位传感器，结合UMAC控制器、PLC控制器及工控机的联合控制，实现七轴冗余工业机器人的安全管理和逻辑保护。

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。在附图中：

图1为本发明实施例所述的通用七轴冗余工业机器人协调控制系统原理示意图；

图2为本发明实施例所述的电源模块原理示意图；

图3为本发明实施例所述的通用七轴冗余工业机器人协调控制系统控制原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至3所示，本发明包括电源模块、工控机、UMAC控制器、伺服驱动器、驱动电机、限位传感器、安全模块、PLC控制器和示教盒；

电源模块与工控机、UMAC控制器、伺服驱动器、驱动电机、安全模块、PLC控制器和示教盒电连接；

UMAC控制器分别与伺服驱动器和限位传感器信号连接，该UMAC控制器内设有轴卡，UMAC控制器通过轴卡向伺服驱动器发送控制指令，并通过轴卡接受该伺服驱动器的反馈信号与接收限位传感器的位置信息；

工控机通过网络接口与UMAC控制器网络连接，该工控机向UMAC控制器发送控制指令，并接收伺服驱动器的反馈信号；

伺服驱动器与驱动电机信号连接；

工控机与示教盒信号连接；

安全模块与UMAC控制器和PLC控制器信号连接，UMAC控制器和PLC控制器与工控机信号连接。

电源模块包括配电柜、分线母排、抱闸电源模块、24V电源控制模块、15V电源控制模块和断路器；

配电柜内设有变压器，配电柜的电源输出端通过断路器与分线母排的输入端电连接；

分线母排包括多路单相输出和一路三相输出，该分线母排单相输出中的几路分别与抱闸电源模块、24V电源控制模块和15V电源控制模块电连接，抱闸电源模块、电源控制模块和15V电源控制模块分别输出24V、24V和15V直流电；

分线母排上的剩余多路单相输出和一路三相输出分别输出单相220V交流电或三相220V交流电。

UMAC控制器通过继电器或接触器由分线母排的一路单相输出、24V电源控制模块和15V电源控制模块提供电源。

PLC控制器通过继电器或接触器由分线母排的一路单相输出和24V电源控制模块提供电源。

工控机通过继电器或接触器由分线母排的一路单相输出提供电源。

伺服驱动器通过继电器或接触器由分线母排输出端的一路单相输出和一路三相输出以及24V电源控制模块提供电源。

通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括风扇和照明装置，风扇和照明装置分别与分线母排的输出端电连接。

通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括抱闸，抱闸通过继电器或接触器与抱闸电源模块的输出端电连接。

通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括开关、按钮和指示灯，开关、按钮和指示灯分别与24V电源控制模块电连接。

通用七轴冗余工业机器人协调控制系统还包括安全栅，安全栅与24V电源控制模块电连接。

安全模块包括安全开关、限位开关报警模块、驱动器报警模块、急停报警模块和手自动切换模块，安全开关、限位开关报警模块和驱动报警模块与UMAC控制器信号连接，UMAC控制器与PLC控制器信号连接，急停报警模块和手自动切换模块与PLC控制器信号连接，工控机与UMAC控制器和PLC控制器信号连接。

UMAC控制器、工控机、伺服驱动器和示教盒共同构成运动控制系统，其中UMAC控制器为运动控制的中心，UMAC控制器通过控制伺服驱动器来控制相应的伺服电机，UMAC控制器自身的I/O模块可通过一些限位传感器来实现相应的安全控制，在此运动控制系统中的辅助控制器为工控机和示教盒。

UMAC控制器通过轴卡发送控制指令给驱动器并控制其执行相应的运动输出，同时，通过轴卡接受驱动器的反馈实现闭环控制。UMAC控制器通过轴卡特定的接口监测伺服驱动器的运行状态及相应限位传感器的信号状态。

工控机可通过Ethernet接口与UMAC控制器进行以太网通信，故工控机可发送控制指令给UMAC控制器，来实现间接控制伺服驱动器的目的，同时通过以太网通信工控机也可以接受UMAC控制器的反馈信息。

伺服驱动器接受到UMAC控制器发来的控制指令，驱动相应的伺服电机，通过编码器来实现特定轨迹运动。同时，驱动器将电机传输回来的编码器数据通过相应的接口和总线反馈给UMAC控制器和工控机，从而实现整个运动控制系统的精确控制。

安全模块、UMAC控制器、PLC控制器和工控机构成安全管理系统，包括急停、UMAC工作异常、正压异常报警、PLC控制器与IPC通讯异常、电机超限位报警、驱动器报警、致命跟随误差报警、示教器与IPC通讯异常报警，其中UMAC控制器的逻辑控制程序处理安全开关，且UMAC控制器向PLC控制器发送UMAC工作异常信号，PLC处理UMAC工作异常、急停、工控机异常，并与工控机配合处理手自动切换工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。