工业机器人的5轴6轴混合控制方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业机器人技术领域，具体为一种工业机器人的5轴6轴混合控制方 法及其系统。
【背景技术】
[0002] 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，是自动执行工 作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，其可W接受人类指 挥，也可W按照预先编排的程序运行；数控系统的多通道控制技术是W-种相对简单的方 式实现一个控制器对多个设备或一个设备的不同部分进行独立的控制，并提供了一系列手 段和机制保障控制对象间运动的逻辑关系。
[0003] 现有技术中的工业机器人通常采用6关节轴6自由度的串联机构，执行器安装在 第6轴的末端，控制系统对第6轴的末端执行器进行运动控制，由于机器人是串联机构，其 刚性随着串联轴数的增加而减弱，第6轴末端的刚性最差；故若把送种工业机器人应用于 材料加工领域，在切削力和执行器重力作用下，加工精度很低，送也是制约串联工业机器人 在材料加工领域中应用的主要因素。
【发明内容】
[0004] 本发明针对W上问题的提出，而研制一种工业机器人的5轴6轴混合控制方法及 其系统。
[0005] 本发明的技术手段如下：
[0006] -种工业机器人的5轴6轴混合控制方法，所述工业机器人包括第一关节轴、第二 关节轴、第Η关节轴、第四关节轴、第五关节轴、第六关节轴和多个杆件；多个所述杆件通过 第一关节轴、第二关节轴、第Η关节轴、第四关节轴、第五关节轴和第六关节轴相互串联连 接；所述混合控制方法包括如下步骤：
[0007] 步骤1 ;在所述第五关节轴和第六关节轴的末端均安装有末端执行器；设定第一 关节轴，第二关节轴，第Η关节轴，第四关节轴，第五关节轴，W及多个通过所述第一关节 轴、第二关节轴、第Η关节轴、第四关节轴和第五关节轴串联连接的杆件构成5轴机器人， 同时设定第一关节轴，第二关节轴，第Η关节轴，第四关节轴，第五关节轴，第六关节轴，W 及多个通过所述第一关节轴、第二关节轴、第Η关节轴、第四关节轴、第五关节轴和第六关 节轴串联连接的杆件构成6轴机器人；
[0008] 步骤2 ;分别配置所述5轴机器人和所述6轴机器人的通道，其中所述5轴机器人 对应第一通道，所述6轴机器人对应第二通道；
[0009] 步骤3 ;分别获取所述5轴机器人和6轴机器人各关节轴的运动目标位置；
[0010] 步骤4 ;按照所获取的5轴机器人和6轴机器人的各关节轴的运动目标位置，第一 通道实现对5轴机器人的各关节轴的运动控制，第二通道实现对6轴机器人的各关节轴的 运动控制；
[0011] 进一步地，所述步骤3具体包括如下步骤：
[0012] 步骤31 ;根据所述工业机器人各杆件尺寸，W及根据各关节轴的当前运动状态， 生成D-H参数表，该D-H参数表中包含第i个关节轴的转角Θ1，第i个关节轴与其相邻的 第i-1个关节轴之间的轴线距离曰1，第i个关节轴与第i-1个关节轴沿轴线方向的距离山， 第i个关节轴的轴线与其相邻的第i-1个关节轴的轴线之间的夹角α1，其中i取值为1、 2、...，6 ;
[0013] 步骤32 ;根据所述D-H参数表生成第i个关节轴变换矩阵
其中θι为第i个关节轴的转角，ai 为第i个关节轴与其相邻的第i-1个关节轴之间的轴线距离，di为第i个关节轴与第i-1 个关节轴沿轴线方向的距离，α1为第i个关节轴的轴线与其相邻的第i-1个关节轴的轴线 之间的夹角，i取值为1、2、…、6 ;
[0014] 步骤33 ;根据末端执行器的尺寸，生成相应的末端执行器变换矩阵At;
[0015] 步骤34 ;通过第i个关节轴变换矩阵Ai和末端执行器变换矩阵At分别得出5轴 机器人和6轴机器人的运动学正解，i取值为1、2、…、6 ;
[0016] 其中，5轴机器人的运动学正解P5等于AiXAzXAsXA4XAgXAt，6轴机器人的运动 学正解Pe等于AiXAzXAsXAAXAsXAeXAt;
[0017] 步骤35 ;分别根据5轴机器人和6轴机器人的运动学正解，相应得出5轴机器人 和6轴机器人的运动学逆解方程，并根据5轴机器人和6轴机器人的运动学逆解方程得到 各自的运动学逆解；
[0018] 其中，5轴机器人的运动学逆解方程为：
[0019]
[0020] 6轴机器人的运动学逆解方程为：
[0021]
[0022] 步骤36 ;分别从5轴机器人和6轴机器人的多个运动学逆解中确定各自的唯一 解，其中对应5轴机器人的唯一解即为5轴机器人各关节轴的运动目标位置，对应6轴机器 人的唯一解即为6轴机器人各关节轴的运动目标位置；
[0023] 进一步地，在步骤3之前还包括如下步骤：
[0024]分别配置编码器和数据总线接口给所述工业机器人的各关节轴；所述编码器用于 检测各关节轴的当前运动状态并通过数据总线接口传输；
[00巧]进一步地：
[0026] 5轴机器人的各关节轴与6轴机器人的各关节轴在不同时间段分别根据第一通道 和第二通道的控制实现独立运动；
[0027] 进一步地：
[0028] 采用最短路径法分别从5轴机器人和6轴机器人的多个运动学逆解中确定各自的 唯一解。
[0029] -种工业机器人的5轴6轴混合控制系统，所述工业机器人包括第一关节轴、第二 关节轴、第Η关节轴、第四关节轴、第五关节轴、第六关节轴和多个杆件；多个所述杆件通过 第一关节轴、第二关节轴、第Η关节轴、第四关节轴、第五关节轴和第六关节轴相互串联连 接；所述第五关节轴和第六关节轴的末端均安装有末端执行器；所述控制系统包括相互通 信的第一通道和第二通道；
[0030] 所述第一通道和第二通道均包括：
[0031] 通道配置单元，用于分别配置所述5轴机器人和所述6轴机器人的通道，其中所 述5轴机器人对应第一通道，所述6轴机器人对应第二通道；设定第一关节轴，第二关节轴， 第Η关节轴，第四关节轴，第五关节轴，W及多个通过所述第一关节轴、第二关节轴、第Η关 节轴、第四关节轴和第五关节轴串联连接的杆件构成5轴机器人，同时设定第一关节轴，第 二关节轴，第Η关节轴，第四关节轴，第五关节轴，第六关节轴，W及多个通过所述第一关节 轴、第二关节轴、第Η关节轴、第四关节轴、第五关节轴和第六关节轴串联连接的杆件构成6 轴机器人；
[0032] 目标位置获取单元，用于分别获取所述5轴机器人和6轴机器人各关节轴的运动 目标位置；
[0033] 和控制单元，用于按照所获取的5轴机器人和6轴机器人的各关节轴的运动目标 位置，实现对5轴机器人的各关节轴的运动控制，或实现对6轴机器人的各关节轴的运动控 制；
[0034] 进一步地，所述目标位置获取单元包括：
[0035] D-H参数表生成模块，用于根据所述工业机器人各杆件尺寸，W及根据各关节轴的 当前运动状态，生成D-H参数表，该D-H参数表中包含第i个关节轴的转角Θ1，第i个关节 轴与其相邻的第i-1个关节轴之间的轴线距离曰1，第i个关节轴与第i-1个关节轴沿轴线 方向的距离di，第i个关节轴的轴线与其相邻的第i-1个关节轴的轴线之间的夹角α1，其 中i取值为1、2、…、6 ;
[0036] 关节轴变换矩阵生成模块，用于根据所述D-H参数表生成第i个关节轴变换矩阵
其中θι为第i个关节轴的转角，曰1 为第i个关节轴与其相邻的第i-1个关节轴之间的轴线距离，di为第i个关节轴与第i-1 个关节轴沿轴线方向的距离，α1为第i个关节轴的轴线与其相邻的第i-1个关节轴的轴线 之间的夹角，i取值为1、2、…、6 ;
[0037] 末端执行器变换矩阵生成模块，用于根据末端执行器的尺寸，生成相应的末端执 行器变换矩阵At;
[0038] 运动学正解获取模块，用于通过第i个关节轴变换矩阵Ai和末端执行器变换矩 阵At分别得出5轴机器人和6轴机器人的运动学正解，i取值为1、2、一.6,其中，5轴 机器人的运动学正解Pe等于AiXA2XA3XA4XAsXAt，6轴机器人的运动学正解Pe等于 AiXAzXAsXAAXAsXAeXAt ;
[0039] 运动学逆解获取模块，用于分别根据5轴机器人和6轴机器人的运动学正解，相应 得出5轴机器人和6轴机器人的运动学逆解方程，并根据5轴机器人和6轴机