一种移动机器人控制器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种移动机器人控制器及控制方法，包括遥控器、无线收发模块、工控机、接收机、传感器、传感器无线传输系统、比例阀、开关阀；通过遥控器采集板采集遥控器面板的控制信息，以指令形式发送给主工控机，同时工控机采集各关节绝对值编码器的信息，经主工控机进行运动学算法处理后，将控制指令发送给接收机，完成移动装配机器人的运动控制。本发明利用联接在其末端专用工具，采用主从加自主控制方式代替人的手臂完成频率高汽车装配任务，一方面可减轻作业人员的劳动强度，另一方面也为作业人员的安全提供了保证的移动装配机器人控制器及控制方法。
【专利说明】一种移动机器人控制器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人技术，尤其是一种移动机器人控制器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。其中操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等；控制器一般采用多CPU或多级计算机系统，实现运动控制和运动编程；末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等；传感系统又来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。常用的装配机器人主要有可编程通用装配操作手即PUMA机器人(最早出现于1978年，工业机器人的祖始)和平面双关节型机器人即SCARA机器人两种类型。与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点，主要用于各种电器的制造行业。
[0003]目前的装配机器人都为固定机械臂，将机械臂安装在移动机器人之上，因此与固定的机械臂相比，具有更大的工作空间和更高的灵活性，可以得到更为广泛的应用。但是移动装配机器人比固定操作臂的结构更加复杂，所以对它末端规划、控制等操作也更为困难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种移动装配机器人控制器，利用联接在其末端专用工具，采用主从加自主控制方式代替人的手臂完成汽车的装配作业，一方面可减轻作业人员的劳动强度，另一方面也为作业人员的安全提供了保证的移动装配机器人控制器及控制方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。
[0006]一种移动机器人控制器，包括遥控器、无线收发模块、工控机、接收机、传感器、传感器无线传输系统、比例阀、开关阀。
[0007]所述遥控器通过无线模块与工控机通信，工控机连接接收机，接收机与比例阀、开关阀连接，传感器设于机器人上，且通过传感器无线传输系统连接工控机，所述遥控器的指令，通过无线模块下发给工控机，工控机通过接收机下发速度指令、开关驱动指令给机器人；所述遥控器包括模拟量采集模块、数字量采集模块、磁藕隔离模块1、磁藕隔离模块I1、磁藕隔离模块II1、复位电路、JTAG电路、微处理器电路、串口驱动电路。模拟量采集模块、数字量采集模块分别通过磁藕隔离模块1、磁藕隔离模块II与微处理器连接，微处理器、磁藕隔离模块II1、串口驱动电路依次连接，复位电路、JTAG电路分别与微处理器连接，模拟量采集模块采集遥控器模拟摇杆的数据，数字量采集模块采集带锁按键、自复位按键的数据，并经过微处理器处理后，经过串口驱动电路、无线模块，发送给工控机。所述遥控器可以带有7个模拟摇杆，即发动机启停、油门大小、一键还原、示教、再现、世界坐标系运动按键、工具控制。
[0008]所述微处理器采用32位TMS320F2812DSP芯片，主频可达150MHz。[0009]所述磁藕隔离模块选用ADI公司的ADUM1400/1/2四通道数字隔离器。两端工作电压2.7V~5.5V，支持低电压工作并能实现电平转换。
[0010]所述机器人上设有机械臂，所述机械臂是5自由度液压机械臂；位置传感器测量机械臂每个轴的角度或长度；所述机械臂可以由液压驱动，液压源设有电磁阀用来启动、停止发动机、控制油门的大小。
[0011]车体移动控制具备前进、后退、调速、左右转向安全监控等功能。
[0012]升降机构运动控制具备单关节控制、单关节位置反馈及安全监控等功能。
[0013]发动机及电源动力监控模块具备发动机启停、调速等控制和发动机状态及电源电压的监视等功能。
[0014]所述工控机采用ARK-5260小型工控机，主频1.66GHz，带有2个网口，支持4路232/422/485接口，自带2路PCI扩展槽，12-24V直流电源供电。
[0015]所述接收机输出7路模拟量信号，电压范围3~9V，6V代表中位；输出3路开关量信号，驱动电流10A，12V。
[0016]所述角度位移传感器采用BE1822S58，总精度单圈13位，RS485自由协议输出，无需找零，具备起点标定和置位功能。
[0017]所述无线传输模块采用SZ02-ZIGBEE无线通信模块，具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输。
[0018]所述液压比例阀采用丹佛斯阀，供电电压12V，输入控制信号3_9V，6V是零位。
[0019]本发明还公开了一种移动机器人控制方法，包括如下步骤:
[0020]输入机器人运动的初始点Pci (Xci, y0, z0)和终点Pf (xf, yf, zf)运动速度Pv,加减速时间1和插补周期T。，运行时间T ;
[0021]基本参数的确定和插补点的求解方法；在进行插补运动前，确定Pv是否满足加减速要求；方法如下:
[0022]由P0 (x0, y0, z0)和Pf (xf, yf, zf)得到实际运动距离Pd = I P0Pf I ;由Pv和Ta计算出
加减速段所需距离
【权利要求】
1.一种移动机器人控制器，其特征是，包括遥控器、无线收发模块、工控机、接收机、传感器、传感器无线传输系统、比例阀、开关阀；所述遥控器通过无线模块与工控机通信，工控机连接接收机，接收机与比例阀、开关阀连接，传感器设于机器人上，且通过传感器无线传输系统连接工控机，所述遥控器的指令，通过无线模块下发给工控机，工控机通过接收机下发速度指令、开关驱动指令给机器人；所述遥控器包括模拟量采集模块、数字量采集模块、磁藕隔离模块1、磁藕隔离模块11、磁藕隔离模块II1、复位电路、JTAG电路、微处理器电路、串口驱动电路；模拟量采集模块、数字量采集模块分别通过磁藕隔离模块1、磁藕隔离模块II与微处理器连接，微处理器、磁藕隔离模块II1、串口驱动电路依次连接，复位电路、JTAG电路分别与微处理器连接，模拟量采集模块采集遥控器模拟摇杆的数据，数字量采集模块采集带锁按键、自复位按键的数据，并经过微处理器处理后，经过串口驱动电路、无线模块，发送给工控机。
2.如权利要求1所述的移动机器人控制方法，其特征是，包括如下步骤: 输入机器人运动的初始点Po(Xt), y0, z0)和终点Pf (xf, yf, zf)运动速度Pv，加减速时间Ta和插补周期T。，运行时间T ； 基本参数的确定和插补点的求解方法；在进行插补运动前，确定Pv是否满足加减速要求；方法如下:
由PQ(xQ，y0, z0)和Pf (xf, yf, zf)得到实际运动距离Pd = I PtlPf I ;由Pv和Ta计算出加减速段所需距离
3.如权利要求2所述的移动机器人控制方法，其特征是，加速运动段运动距离Sd(i)确定方法如下: 由实际运动速度Cv和加减速时间Ta求得加速度
4.如权利要求2所述的移动机器人控制方法，其特征是，匀速运动段运动距离Sd(i)确定方法如下: 匀速段各插补段运动距离Sd(i) = Cv.T。。
5.如权利要求2所述的移动机器人控制方法，其特征是，减速运动段运动距离Sd(i)确定方法如下:C2 经过前面1-Ι个插补点后，得所剩距离Ld(i) = Pd-Cst^1),得减速段加速度
【文档编号】B25J13/08GK103753534SQ201310682904
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】赵玉良, 鲁守银, 吕曦晨, 李健, 谭林, 王振利 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院, 山东鲁能智能技术有限公司