120公斤负载的四轴码垛机器人控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及工业自动码煤领域，特别设及一种120公斤负载的四轴码煤机器人控 制系统。
【背景技术】
[0002] 随着人力成本的上升，工业机器人自动码煤受到越来越多的重视。目前国内的四 轴码煤机器人市场主要由瑞±的488,德国的KUCA，日本的安川和发那科所占有。机器人控 制系统是机器人核屯、组件，负责调度机器人的运转。
[0003] 国内自主研发的机器人控制系统已投入市场的应用的比例非常少，大部分机器人 公司都采用国外成熟系统，因此，需要一种四轴码煤机器人控制系统，满足工厂、车间的自 动码煤需求。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种120公斤负载的四轴码煤机器人控制系统，实现四轴码煤机器人 本体代替人工，自动完成繁重的码煤工作。 阳〇化]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0006] 120公斤负载的四轴码煤机器人控制系统，包括示教器、机器人程序语言解析模 块、系统通信模块、主控单元、IO板、脉冲板、运动控制算法模块和电机解码器，其中：
[0007] 示教器用于编写机器人运动程序语言、设置机器人运动程序的指令、示教运动 占.
[0008] 机器人程序语言解析模块通过自带的程序解析器对自定义的机器人运动程序语 言进行语法检查，并生成对应的符号表和语法树；
[0009] 系统通信模块负责机器人语句执行时主控单元、示教器、电机解码板、IO板的通信 和调度；
[0010] 运动控制算法负责将用户示教的点进行运动插补，并在每一个插补周期时间内， 机器人末端坐标相对位置，转化为电机相对脉冲刻度，并发送给脉冲板；
[0011] 电机解码器包括电机解码板，针对不同的电机，将脉冲板的相对刻度转化成电机 的输入，驱动电机运动，用户示教一些点，机器人结合外部IO信号，形成运动轨迹。
[0012] 进一步的，所述示教器包括机器人程序编辑框、机器人指令按钮、机器人摇杆、相 关菜单，示教器和主控单元通过网口连接并交换数据，用户输入的命令，编辑的文件通过约 定的协议发送给主控单元；主控单元也发送给用户的信息。
[001引优选的，网口的连接有效性通过屯、跳信号保证。
[0014] 进一步的，所述主控单元是系统的综合调度单元，系统的其他模块接收主控单元 的指令完成各自的工作，主控单元和示教器、程序解析器、运动控制算法、电机解码器、IO板 互相通信，交换数据；其中主控单元、程序解析器、运动控制算法集中在同一个物理设备工 控机中，电机解码器和IO板通过网口和主控单元通信。
[0015] 进一步的，机器人程序语言解析模块对用户编辑的机器人程序语言进行语法分 析，如果有错，就将错误信息发送给主控单元，再转发给示教器，用于用户修改；如果没错， 建立对应的符号表和语法树，机器人程序语言为系统设计，语法规则由系统规定。
[0016] 优选的，语法规则中，moveL(positonA,speed, 0):表示W速度大小为speed,直线 运行到positionA位置。
[0017] 进一步的，电机解码器负责跟电机驱动器通信，驱动电机运动，电机解码器采用 化hercat总线和电机驱动器通信。 阳018] 优选的，IO板负责系统和外部辅助设备的交互IO信号。
[0019] 进一步的，外部辅助设备包括输送线、光电开关和抓手。
[0020] 优选的，插补周期为4ms。
[0021] 本发明的有益效果是：
[0022] 本发明的运动控制算法、机器人编程语言解析器、电机解码器等都是独立设计、开 发并易于实现，四轴120公斤负载的机器人重复定位精度小于0. 05mm，码煤速度大于800包 /小时，能够满足工厂、车间的自动码煤需求。
【附图说明】
[0023] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0024] 图1为本发明逻辑结构框图。 阳0巧]图2为机器人的本体结构示意图。
[0026] 图3为机器人坐柄；系不意图。
【具体实施方式】
[0027] W下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可W由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
[0028] 如图1所示，本发明公开一种120公斤负载的四轴码煤机器人控制系统，包括：主 控单元、示教器、机器人语言的程序解析器、运动控制算法、电机解码器、IO板组成。主控单 元负责跟其他模块的通信和调度。示教器负责用户编程、设置程序指令和示教运动点。程 序解析器负责检查用户编写程序的语法错误，并生成对应的符号表和语法树。运动控制算 法负责两点之间的运动插补，保证电机的速度、加速度、力矩在一定范围内。电机解码器负 责将算法计算的电机刻度通过化hercat总线发送给电机驱动器。IO板负责控制系统和外 部设备的IO信号交互。具体的操作过程如下：
[0029] (1)用户通过示教器新建一个工程，输入一个工程名称，例如为"WObj"。然后在工 程面板上写入机器人编程语言。系统规定了特定的数据结构，特定的函数，特定的标示符 等。如robot表示机器人示教的点的数据类型，moveL表示直线运动，WHILE表示循环等。
[0030] 似示教器和主控单元通过网口通信，通信线路通过屯、跳信号来判断是否通杨。示 教器编写的程序通过网口发送给主控单元，主控单元调用程序解析器来检查示教器发送程 序的语法错误。如果有错误，会将错误位置、原因发送到示教器显示，W方便用户修改。如 果程序没错，生成对应的符号表和语法树。
[0031] (3)机器人程序解析完成后，用户通过摇杆来进行示教点。具体过程如下：用户摇 动摇杆时，根据摇杆的方向和档位，示教器将动第几轴和速度大小信息发送给主控单元，主 控单元通过调用运动控制算法模块，计算出每4ms周期的电机转动刻度，然后通过电机解 码器，驱动电机运动。等到机器人本体到达示教的位置，点击示教器面板的设定位置，机器 人程序就能够保存具体的机器人末端坐标。 阳0巧 （4)点击示教器面板上的命令按钮，如单步、执行、移动指针等，示教器将运些信息 发送给主控单元，主控单元就会根据生成的程序解析器生成的语法树和符号表，按照用户 的输入命令执行。如单步表示程序一步步的执行，运行表示程序连续执行，启动表示开始执 行程序，停止表示程序终止等。
[0033] (5)机器人程序执行的过程中，主控单元根据不同的符号表和语法树调动机器人 运动