一种六轴协作机器人多回路控制系统及其控制方法与流程

技术特征：

1.一种六轴协作机器人多回路控制系统，其特征在于：所述控制系统包括同步感应器、距离传感器、机器视觉装置以及机器人控制单元；

所述同步感应器用于测量各个关节角度绝对值且装于机器人的尾部内侧；

所述距离传感器用于测量机器人的手臂末端到工作面距离，其匹配安装于所述机器视觉装置的下部；

所述机器视觉装置用于定位物体方位且匹配安装于机器人的手臂末端；

所述机器人控制系统用于控制机器人的运动及加工，其包括多轴伺服控制模块、采集图像模块、电源板、臂内电机驱动器、电机和人机交互设备；所述多轴伺服控制模块、采集图像模块和电源板集成为一体；

所述多轴伺服控制模块用于执行运动指令并发出各轴电机扭矩指令，其与所述采集图像模块通过PCI双向电连接且还与所述人机交互设备双向电连接；所述采集图像模块用于获得工件的Z轴坐标，其与所述机器视觉装置电连接且还与所述距离传感器电连接；所述电源板一端连接220V交流电源，另一端连接臂内电机驱动器；所述臂内电机驱动器安装于机器人的手臂内，其与所述多轴伺服控制模块电连接且还与所述电机电连接；所述电机也安装在机器人的尾部内侧且与所述同步感应器电连接。

2.如权利要求1所述的六轴协作机器人多回路控制系统，其特征在于：所述机器视觉装置采用的是相机，所述相机采用大景深的镜头FUJINON HF16HA-1B和黑白相机BFLY-PGE-13E4C-CS。

3.一种六轴协作机器人多回路控制方法，基于权利要求1所述的六轴协作机器人多回路控制系统，其特征在于，所述控制方法具体流程如下：

(1)将距离传感器和机器视觉装置并列安装在六轴协作机器人末端，保证距离传感器的探测点在镜头的成像视野范围内；

(2)建立坐标系，即在机器人开始工作前，先通过软件建立待加工工件的特征点模板，以机器人末端中心作为坐标原点建立坐标系；

(3)探测工件的z轴坐标，即在传送带启动前，将工件放在机器人末端的正下方，通过距离传感器测量工件到机器人末端的垂直距离；

(4)计算传送带的传输速度

即启动传送带，将工件放在传送带上，相机每隔0.1s拍摄一幅图片，相机连续两幅图捕捉到工件时，通过这两幅图像计算出工件对应的平面坐标以及此时工件相对于模板的偏转角，由此计算出传送带的速度；

(5)计算机器人抓取工件时的位置坐标

即通过软件设定机器人的运动速度，并得出机器人抓取工件时的坐标；

(6)将抓取点的坐标及工件相对于模板的偏转角通过逆解得到六个轴的旋转角；

(7)由机器人控制器对六个轴进行运动控制，通过同步感应器进行精确反馈使六个轴分别旋转，此时手抓张开抓取工件。

4.如权利要求3所述的六轴协作机器人多回路控制方法，其特征在于：所述机器视觉装置采用大景深的镜头FUJINON HF16HA-1B和黑白相机BFLY-PGE-13E4C-CS。

5.如权利要求3所述的六轴协作机器人多回路控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中工件的两个平面坐标分别记为(x1，y1)和(x2，y2)；所述传送带的速度v1＝(x2-x1)/0.1＝10(x2-x1)。

6.如权利要求3所述的六轴协作机器人多回路控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中机器人经过时间t抓取到工件，则计算得出时间

$t=\frac{\sqrt{x{1}^2+y{1}^2+z{1}^2}*(\sqrt{{(v1*cos\mathrm{\α})}^2+(v{2}^2-v{1}^2)}-v1*cos\mathrm{\α})}{(v{2}^2-v{1}^2)}---\left(3\right);$

由此可得机器人抓取工件时的坐标为

$(x1+v1*\frac{\sqrt{x{1}^2+y{1}^2+z{1}^2}*(\sqrt{{(v1*cos\mathrm{\α})}^2+(v{2}^2-v{1}^2)}-v1*cos\mathrm{\α})}{(v{2}^2-v{1}^2)},y1,z1)---\left(4\right);$

所述步骤(6)中的抓取点的坐标为

$(x1+v1*\frac{\sqrt{x{1}^2+y{1}^2+z{1}^2}*(\sqrt{{(v1*cos\mathrm{\α})}^2+(v{2}^2-v{1}^2)}-v1*cos\mathrm{\α})}{(v{2}^2-v{1}^2)},y1,z1)---\left(5\right).$

上述公式(3)和(4)中，α为直线OA与直线AB的夹角，x1，y1，z1为相机抓取第一幅图时工件的空间坐标值，v1为传送带的传送速度，v2为机器人的运动速度。