一种提高机器人工作节拍的方法与流程

本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种提高机器人工作节拍的方法。

背景技术：

工业机器人在自动化领域得到越来越广泛的应用，随着工业机器人的普及以及大家对工业机器人认识的加深，提出了越来越多的功能、性能上的需求。其中高精度、高节拍是最典型的需求，节拍越快意味着生产效率越高，特别是在上下料、码垛、拆垛等应用中，节拍是衡量一个机器人性能的关键指标。在保证机器人稳定性、精度等前提下，如何提高节拍是所有机器人公司需要解决的一个关键技术。本方法通过对机器人上下料应用分析，提出了一个提高机器人工作节拍的方法。

技术实现要素：

根据以上技术问题，本发明提供一种提高机器人工作节拍的方法，其具体方法为：机器人的路径规划分成下面五个任务：

任务1(t1)：根据用户指令进行几何层面的规划；

任务2(t2)：路径粗插补；

任务3(t3)：路径细插补；

任务4(t4)：驱动任务，负责执行机器人(电机)位置；

任务5(t5)：事件处理任务，负责io的执行。

所述任务1(t1)根据用户程序的输入进行几何层面规划，它的输出就是粗插数据块a，数据块a包含两类信息，即位置信息和工艺信息，工艺信息也就是夹具的抓取、释放信号，可以简单抽象成信号信息，也就是io信息；数据块a经过粗插任务2t2处理后存入到队列b；队列b中的数据经过细插任务t3的处理后分成两类数据：位置和事件，并且分别存入到不同队列c和d；队列c里面存放的位置数据，每一个位置数据都有严格的执行时间，比如4ms，任务t4是一个严格实时任务，按照次序从队列c里面取得一个位置数据，并且在规定时间间隔内把机器人(电机)执行到位置；队列d里面存放的是事件数据，它包含io信号、信号触发机制、信号触发时延这几个基本信息，任务t5在每一个扫描周期扫描整个事件队列，更新每个事件的时延(td)，一旦事件的延时时间到了，立即对该事件进行处理，也就是对信号进行处理，处理完毕后把该事件从队列中删除。

所述队列b里面的数据块都是同时包含位置信息和事件信息的，经过任务t3后位置信息和事件信息分离到了两个不同队列，并交给两个不同任务处理；这是因为通常事件和位置在处理上不能完全同步，事件分为：

时间事件：距达位置前的某个时间间隔(tbe)触发，该时间间隔最小为0；

位置事件：距离位置一段距离时触发，该距离最小为0；

在对信号处理时，电气的响应时间(te)也必须考虑；所以在计算时间延时时必须考虑如下因素：tbe：时间提前量、te：电气响应时间、tq：队列c的执行时间；其计算公式为：

td＝tq–tbe-te

通过精准的计算延时时间td，保证了机器人在到达位置的一瞬间，io信号被触发，这样就可以避免等待时间，把tw减小到为0，从而有效的提高节拍。

本发明的有益效果为：按照本发明方法进行工作节拍调节，机器人现场操作人员只需按照实际工况示教出标准工序，之后通过调试监控终端发送不同的调速命令，机器人控制系统通过响应接收到的调速参数就能达到改变机器人运行速度的效果，这极大的简化了操作人员的工作复杂度，符合现场加工习惯，提高了现场加工效率，有利于机器人的标准化作业。本发明通过精准的计算延时时间，保证了机器人在到达位置的一瞬间，io信号被触发，这样就可以避免等待时间，把tw减小到为0，从而有效的提高节拍。

附图说明

图1为本发明结机器人上下料场景；

图2为本发明实施例中机器人运动序列；

图3为本发明原理示意图。

具体实施方式

根据图所示，对本发明进行进一步说明：

实施例1

如图1、图2所示，机器人上下料可以简单的理解为机器人在多个工位之间进行取放件，机器人需要快速并精确的走到一个确定的位置后，发出控制信号，驱动夹具进行抓件或者放件。下图是两个工位的机器人上下料工作场景。如图机器人需要把工件(黑色实心小圆)从工作站a取出，然后摆放到工作站b。通过对机器人动作序列的分解，取件或者放件可以抽象成下面的工作顺序：

机器人从当前位置运动到取件/放件位置，称之为钳位点，如图2中的a点；

机器人从钳位点运动到接近点，如图2中的b点；

机器人从接近点运动到工作点，如图2中的c点；

机器人发出信号，驱动夹具夹紧或者松开；

机器人从工作点运动到撤离点，如图2中的d点；

机器人从撤离点运动到钳位点，如图2中的a点；

机器人工作节拍取决于机器人路径abcda的执行时间，通常情况下机器人会高速从机器人当前位置运动到a点，然后降低速度以中速运行到b点，为了保证取放件的平稳性，会以一个较低速度运动到c点，触发信号，等待一小段时间后，运动到撤离点d，最后运行到a点，完成一个工位的动作序列。所以，完整序列所需时间为：

t＝tab+tbc+tw+tcd+tda

其中tab为ab段运行时间，tbc为bc段运行时间，tw为等待时间，tcd为cd段运行时间,tda为da段运行时间。

为了提高节拍，需要尽可能的缩短机器人运动时间和等待时间，其中a、b、d这三个点是经过点，机器人可以已较高速度经过这些位置；c点是工作点，需要机器人在速度降为0时夹具进行抓取或者释放动作。目前大部分机器人在处理a、b、d点的时候可以做到少降速甚至不降速,从而达到最短的运行时间；通常情况下为了保证抓放的稳定性，机器人到达c点后一般会要求机器人速度降为0，等待一定时间后执行抓放动作。所以等待时间，也就是tw成为节拍的关键。针对如何缩短tw，本方法提出了如下图1的一种控制方法。

在该方法中，机器人的路径规划分成下面五个任务：

任务1(t1)：根据用户指令进行几何层面的规划；

任务2(t2)：路径粗插补；

任务3(t3)：路径细插补；

任务4(t4)：驱动任务，负责执行机器人(电机)位置；

任务5(t5)：事件处理任务，负责io的执行。

t1根据用户程序的输入进行几何层面规划，它的输出就是粗插数据块a，数据块a包含两类信息，即位置信息和工艺信息，工艺信息也就是夹具的抓取、释放信号，可以简单抽象成信号信息，也就是io信息；数据块a经过粗插任务t2处理后存入到队列b；队列b中的数据经过细插任务t3的处理后分成两类数据：位置和事件，并且分别存入到不同队列c和d；队列c里面存放的位置数据，每一个位置数据都有严格的执行时间，比如4ms，任务t4是一个严格实时任务，按照次序从队列c里面取得一个位置数据，并且在规定时间间隔内把机器人(电机)执行到位置；队列d里面存放的是事件数据，它包含io信号、信号触发机制、信号触发时延这几个基本信息，任务t5在每一个扫描周期扫描整个事件队列，更新每个事件的时延(td)，一旦事件的延时时间到了，立即对该事件进行处理，也就是对信号进行处理，处理完毕后把该事件从队列中删除。

在图3中，队列b里面的数据块都是同时包含位置信息和事件信息的，经过任务t3后位置信息和事件信息分离到了两个不同队列，并交给两个不同任务处理。这是因为通常事件和位置在处理上不能完全同步，事件分为：

时间事件：距达位置前的某个时间间隔(tbe)触发，该时间间隔最小为0；

位置事件：距离位置一段距离时触发，该距离最小为0；

同时，在对信号处理时，电气的响应时间(te)也必须考虑；所以在计算时间延时时必须考虑如下因素：tbe：时间提前量、te：电气响应时间、tq：队列c的执行时间；其计算公式为：

td＝tq–tbe-te

通过精准的计算延时时间td，保证了机器人在到达位置的一瞬间，io信号被触发，这样就可以避免等待时间，把tw减小到为0，从而有效的提高节拍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。