一种自动化机器人控制系统

1.本实用新型涉及电气自动化技术领域，特别涉及一种自动化机器人控制系统。


背景技术：

2.目前，自动化机器人被广泛应用于制造业，不仅仅应用于汽车制造业，大到航天飞机的生产，军用装备，高铁的开发，小到圆珠笔的生产都有广泛的应用。随着自动化控制技术的不断进步，自动化机器人将会逐渐替代更为复杂的人工操作，从而让工人免除繁重的工作任。
3.自动化机器人是一种仿照人类的手型而生产出来的机械手，在设定一定的工作程序后，会严格按照程序中的步骤带动各个零件进行运作，共同配合完成各项复杂的工作。由于工作程序步骤严谨，自动化机器人工作产量稳定、成品率高，并且更利于工厂对产量进行估算。
4.随着自动化机器人的广泛使用，如何高效地对自动化机器人进行故障检测、避免自动化机器人损坏，从而间接提高自动化机器人的工作效率，降低维修成本成为了一个有待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型目的之一在于提供了一种自动化机器人控制系统，解决了无法高效地对自动化机器人进行故障检测和设备保护的问题
6.本实用新型实施例提供的一种自动化机器人控制系统，包括自动化机器人、示教器、控制柜:
7.所述示教器与所述控制柜电性连接，所述示教器用于向所述控制柜下达启动/停止命令；
8.所述控制柜与所述自动化机器人电性连接，所述控制柜用于向所述自动化机器人输出控制电流；
9.所述控制柜还分别与所述自动化机器人上的故障自检装置、保护装置、位置检测装置电性连接，所述控制柜还用于接收所述故障自检装置、保护装置、位置检测装置的相关信息。
10.优选的，所述示教器正面设置有钥匙开关和急停开关，所述示教器背面设置有安全开关。
11.优选的，所述控制柜包含伺服驱动器、运动控制器、电源模块；其中，
12.所述运动控制器与所述示教器电性连接，所述运动控制器用于接收所述示教器下达的启动/停止命令，并根据所述启动/停止命令调用内部的动作指令；
13.所述伺服驱动器与所述运动控制器电性连接，所述伺服驱动器用于接收所述运动控制器所调用的动作指令，并根据所述动作指令产生控制电流；
14.所述伺服驱动器上有多个输出端口同时与所述自动化机器人上的多个电机电性
连接，所述伺服驱动器还用于向所述自动化机器人上的多个电机输出控制电流，带动所述自动化机器人进行工作；
15.所述电源模块分别与所述示教器、运动控制器、伺服驱动器电性连接，用于向所述示教器、运动控制器、伺服驱动器供电，所述电源模块还与外界的电源连接，所述电源模块用于从外界获取电力。
16.优选的，所述故障自检装置包括安装于自动化机器人手臂上的多个三轴加速度传感器和安装于所述自动化机器人上的第一微处理器；其中，
17.所述自动化机器人手臂上的多个三轴加速度传感器均与所述第一微处理器电性连接；
18.所述第一微处理器与所述伺服驱动器上的多个输出端口电性连接。
19.优选的，所述第一微处理器还与所述运动控制器电性连接，所述第一微处理器用于将故障信息发送至所述运动控制器。
20.优选的，所述保护装置包括位于所述各个电机上的多个温度传感器和串联在所述伺服驱动器和所述电机之间的电流过载保护器；其中，
21.所述各个电机上的多个温度传感器均与所述运动控制器电性连接，所述温度传感器用于将所测得的温度信息发送至所述运动控制器。
22.优选的，所述位置检测装置包括测距传感器、摄像头和第二微处理器，其中：
23.所述测距传感器安装于自动化机器人末端，所述测距传感器用于获取所述自动化机器人末端与加工物件之间的距离信息；
24.所述摄像头安装于所述自动化机器人末端，所述摄像头用于采集图像信息；；
25.所述第二微处理器安装于所述自动化机器人上。
26.优选的，所述第二微处理器分别与所述测距传感器、摄像头电性连接，所述第二微处理器用于接收所述测距传感器所测得的距离信息和所述摄像头所采集的图像信息；
27.所述第二微处理器还与所述运动控制器电性连接，所述第二微处理器将检测结果发送至所述运动控制器。
28.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
29.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
30.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
31.图1为本实用新型实施例中一种自动化机器人控制系统的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例中示教器的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例中控制柜的连接示意图；
34.图4为本实用新型实施例中故障自检装置的连接示意图；
35.图5为本实用新型实施例中保护装置的连接示意图；
36.图6为本实用新型实施例中位置检测装置的连接示意图。
37.图中，1、钥匙开关；2、急停开关；3、安全开关。
具体实施方式
38.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.本实用新型实施例提供了一种自动化机器人控制系统，如图所示，包括自动化机器人、示教器、控制柜:
40.所述示教器与所述控制柜电性连接，所述示教器用于向所述控制柜下达启动/停止命令；
41.所述控制柜与所述自动化机器人电性连接，所述控制柜用于向所述自动化机器人输出控制电流；
42.所述控制柜还分别与所述自动化机器人上的故障自检装置、保护装置、位置检测装置电性连接，所述控制柜还用于接收所述故障自检装置、保护装置、位置检测装置的相关信息。
43.上述技术手段的工作原理为：在需要对设备进行启动时，通过自动化机器人系统的示教器发出启动命令，控制柜中在接收到启动命令后，根据内部预先存储的执行程序，对自动化机器人输出控制电流，从而驱使自动化机器人进行工作，在工作过程中通过自动化机器人上的故障自检装置对自动化机器人的工作情况进行实时检测，判断自动化机器人是否存在异常情况；通过保护装置对自动化机器人进行作业保护，防止异常情况下电流过载导致自动化机器人损坏，同时防止自动化机器人上的电机异常发热而烧坏；通过位置检测装置，检测物件的位置情况，从而在工作启动时可以接着上次停止时的工作状态继续工作。
44.上述技术方案的有益效果为：通过自动化机器人上的故障自检装置对自动化机器人进行实时检测，能够在自动化机器人工作的同时判断自身是否出现了故障，并在出现故障时能将故障情况发送至控制柜。通过保护装置，避免自动化机器人电流过载、电机堵转时产生损坏。通过位置检测装置，检测物件的位置情况，使自动化机器人能够对工作情况做出更精准的判断，并且能够及时根据生产线上的情况对工作过程进行调整，提高生产作业效率。
45.在本实用新型中，如图，所述示教器正面设置有钥匙开关1和急停开关2，所述示教器背面设置有安全开关3。
46.上述技术方案的工作原理和有益效果为：工作人员在进行设备开启时，通过示教器上的钥匙开关1进行身份认证，钥匙开关1可以是物理上的钥匙开关或是指纹开关、按键密码开关，都能极大防止他人的恶意操作。急停开关2用于紧急状况下对自动化机器人的工作进行紧急停止，安全开关3位于示教器背部右侧，通过按压安全开关3到中间位置让自动化机器人进入使能状态，安全开关3松开或者用力将其握住时，自动化机器人进行失能状态，能够避免工作人员遇到突发状况时也能根据工作人员的下意识动作对自动化机器人进行紧急停止。
47.在本实用新型中，如图，所述控制柜包含伺服驱动器、运动控制器、电源模块；其中，
48.所述运动控制器与所述示教器电性连接，所述运动控制器用于接收所述示教器下
达的启动/停止命令，并根据所述启动/停止命令调用内部的动作指令；
49.所述伺服驱动器与所述运动控制器电性连接，所述伺服驱动器用于接收所述运动控制器所调用的动作指令，并根据所述动作指令产生控制电流；
50.所述伺服驱动器上有多个输出端口同时与所述自动化机器人上的多个电机电性连接，所述伺服驱动器还用于向所述自动化机器人上的多个电机输出控制电流，带动所述自动化机器人进行工作；
51.所述电源模块分别与所述示教器、运动控制器、伺服驱动器电性连接，用于向所述示教器、运动控制器、伺服驱动器供电，所述电源模块还与外界的电源连接，所述电源模块用于从外界获取电力。
52.上述技术方案的工作原理和有益效果为:在运动控制器上写入预定的工作程序和动作指令，示教器下达启动命令时，运动控制器调用内部的动作指令并发送给伺服驱动器，伺服驱动器根据动作指令产生控制电流驱动自动化机器人上的多个电机同时运行，从而带动自动化机器人完成一系列工作，提高了自动化机器人的工作效率。利用电源模块为示教器、运动控制、伺服驱动器供电，利于运动控制器对自动化机器人的工作进行统一调度。
53.在本实用新型中，如图，所述故障自检装置包括安装于自动化机器人手臂上的多个三轴加速度传感器和安装于所述自动化机器人上的第一微处理器；其中，
54.所述自动化机器人手臂上的多个三轴加速度传感器均与所述第一微处理器电性连接；
55.所述第一微处理器与所述伺服驱动器上的多个输出端口电性连接。
56.上述技术方案的工作原理为：通过自动化机器人每一段手臂上的每个三轴加速度传感器对控制该段手臂的电机运动角度进行实时采集。同时通过第一微处理器对控制该电机的控制电流进行实时采集，并根据所采集的控制电流的变化特征进行匹配，确定该控制电流变化特征所对应的电机的理论运动角度，将电机运动角度与电机的理论运动角度进行对比，得到对比结果。
57.上述技术方案的有益效果为：能够通过手臂的运动角度反映电机运动角度，通过控制电流变化特征判断自动化机器人在进行哪一步工作，并确定该步工作下该手臂标准的运动角度，将两个运动角度值进行对比就能判断电机是否出现误差，从而做到对自动化机器人各部分的实时检测，利于快速发现故障。
58.在本实用新型中，所述第一微处理器还与所述运动控制器电性连接，所述第一微处理器用于将故障信息发送至所述运动控制器。
59.上述技术方案的工作原理和有益效果为：将对比结果发送到运动控制器，运动控制器便根据对比结果判断电机是否出现故障，在确定电机出现故障后便立即停止该自动化机器人的工作，利于及时向工作人员反应，同时减少因误差生产出的不合格产品所浪费的材料，及时止损。
60.在本实用新型中，如图，所述保护装置包括位于所述各个电机上的多个温度传感器和串联在所述伺服驱动器和所述电机之间的电流过载保护器；其中，
61.所述各个电机上的多个温度传感器均与所述运动控制器电性连接，所述温度传感器用于将所测得的温度信息发送至所述运动控制器。
62.上述技术方案的工作原理和有益效果为：在自动化机器人的每个电机上都设置温
度传感器，实时监测电机的发热情况，并将所测得的数值发送至运动控制器，当运动控制器发现电机温度过高时即可调用指令发出过热警报，从而有效防止了自动化机器人在高强度工作状态下导致的电机损坏。在伺服驱动器和电机之间串接电流过载保护器，当伺服驱动器输出的控制电流过大时，电流过载保护器就会立即将线路断开，从而有效的保证了自动化机器人上的电机不会被过大的电流损坏。
63.在本实用新型中，如图，所述位置检测装置包括测距传感器、摄像头和第二微处理器，其中：
64.所述测距传感器安装于自动化机器人末端，所述测距传感器用于获取所述自动化机器人末端与加工物件之间的距离信息；
65.所述摄像头安装于所述自动化机器人末端，所述摄像头用于采集图像信息；；
66.所述第二微处理器安装于所述自动化机器人上。
67.上述技术方案的工作原理和有益效果为：在自动化机器人的末端位置安装测距传感器和摄像头，用自动化机器人末端的摄像头对其所在位置方向进行拍照得到图像信息，用测距传感器测量自动化机器人末端与加工物件之间的距离信息，并将图像信息和距离信息发送给第二微处理器。通过自动化机器人末端摄像头所拍摄的图像信息，和测距传感器所测得的距离信息，即可对加工物件的所在位置进行定位。
68.在本实用新型中，所述第二微处理器分别与所述测距传感器、摄像头电性连接，所述第二微处理器用于接收所述测距传感器所测得的距离信息和所述摄像头所采集的图像信息；
69.所述第二微处理器还与所述运动控制器电性连接，所述第二微处理器将检测结果发送至所述运动控制器。
70.上述技术方案的工作原理和有益效果为：可通过第二微处理器利用图像信息和距离信息对加工物件的位置情况进行分析，判断加工工作进行到哪一步，并将结果发送至运动控制器，运动控制器可根据结果对加工步骤进行调整，从而提高自动化机器人的工作效率。
71.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。