全闭环机器人系统及其控制方法转让专利

申请号 : CN201610069565.4

文献号 : CN105598970B

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发明人 : 肖文磊马国财赵罡王翔宇黄慧玥

申请人 : 北京航空航天大学

摘要 :

本发明提供一种全闭环机器人系统及其控制方法,该系统包括:机器人本体,测量设备和控制中心,其中,控制中心分别与机器人本体和测量设备连接;测量设备用于接收控制中心发送的测量指令以对机器人本体的位置信息进行测量;控制中心用于根据测量设备的测量结果和路径规划信息获取机器人本体的运动参数并发送给机器人本体,以使机器人本体根据运动参数进行运动;机器人本体用于接收控制中心发送的运动参数并根据运动参数进行运动。本发明的全闭环机器人系统,通过驱动测量设备对机器人本体进行空间坐标测量,并根据测量结果实时对机器人本体的运动进行规划路径调整,从而实现基于在线测量反馈的全闭环机器人系统,提高机器人的运动精度。

权利要求 :

1.一种全闭环机器人系统,其特征在于,所述系统包括:机器人本体,测量设备和控制中心,其中,所述控制中心分别与所述机器人本体和所述测量设备连接;

所述测量设备用于接收所述控制中心发送的测量指令以对所述机器人本体的位置信息进行测量;

所述控制中心用于根据所述测量设备的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体的运动参数并发送给所述机器人本体,以使所述机器人本体根据所述运动参数进行运动;

所述机器人本体用于接收所述控制中心发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动;

所述控制中心具体用于:

获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数,将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;

向所述测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;

接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和所述测量设备反馈的第一位置信息;

根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;

如果未运动到所述目标位置,则根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动;

所述控制中心还用于:

根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:末端执行器,所述末端执行器设置于所述机器人本体上,用于实现所述末端执行器对应的功能。

3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述机器人本体具体用于:接收所述控制中心发送的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;

根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;

向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。

4.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述测量设备具体用于:接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;

对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;

向所述控制中心发送所述第一位置信息。

5.一种全闭环机器人控制方法,其特征在于,所述方法应用于全闭环机器人系统中,所述全闭环机器人系统包括:机器人本体,测量设备和控制中心,所述控制中心分别与所述机器人本体和所述测量设备连接,所述方法包括:所述测量设备接收所述控制中心发送的测量指令以对所述机器人本体的位置信息进行测量;

所述控制中心根据所述测量设备的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体的运动参数并发送给所述机器人本体,以使所述机器人本体根据所述运动参数进行运动;

所述机器人本体接收所述控制中心发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动;

所述控制中心根据所述测量设备的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体的运动参数并发送给所述机器人本体,以使所述机器人本体根据所述运动参数进行运动,包括:获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数,将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;

向所述测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;

接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和所述测量设备反馈的第一位置信息;

根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;

如果未运动到所述目标位置,则根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动;

所述控制中心还可根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述机器人本体接收所述控制中心发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动包括:接收所述控制中心发送的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;

根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;

向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述测量设备接收所述控制中心发送的测量指令以对所述机器人本体的位置信息进行测量包括:接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;

对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;

向所述控制中心发送所述第一位置信息。

说明书 :

全闭环机器人系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人领域,尤其涉及一种全闭环机器人系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 机器人是集机械学和微电子学于一体的机电一体化系统,主要由机器人主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成,具有可编程、良好的通用性和适应性等特点。近些年随着工业的快速发展,研制应用于工业领域的机器人越来越受到重视,例如工业机器人,工业机器人是于20世纪50年代末,美国在机械手和操作机的基础上,采用伺服机构和自动控制等技术,研制出的具有通用性的独立工业用自动操作装置。由于工业机器人良好的通用性和适应性,经过几十年的发展,工业机器人已广泛应用于各个领域,如汽车、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、军工、烟草、医药、冶金及印刷出版等众多行业,实现工业生产的自动化控制,是高端制造业的重要组成部分。
[0003] 目前,绝大多数应用于工业领域的机器人的控制方式是开环的,开环控制方式的机器人只按照控制系统的指令脉冲进行工作,通常采用功率步进电动机作为执行元件。
[0004] 上述开环控制方式的机器人,针对精度要求较高的复杂运动控制过程,如大尺寸复杂产品切削铣削加工过程,由于精度难以满足产品精度的要求,从而使得机器人的应用受到限制。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供一种全闭环机器人系统及其控制方法,用以解决现有的机器人精度不高应用受限的问题。
[0006] 本发明实施例提供一种全闭环机器人系统,所述系统包括:
[0007] 机器人本体,测量设备和控制中心,其中,所述控制中心分别与所述机器人本体和所述测量设备连接;
[0008] 所述测量设备用于接收所述控制中心发送的测量指令以对所述机器人本体的位置信息进行测量;
[0009] 所述控制中心用于根据所述测量设备的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体的运动参数并发送给所述机器人本体,以使所述机器人本体根据所述运动参数进行运动;
[0010] 所述机器人本体用于接收所述控制中心发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动。
[0011] 可选地,所述系统还包括:末端执行器,所述末端执行器设置于所述机器人本体上,用于实现所述末端执行器对应的功能。
[0012] 所述控制中心具体用于:
[0013] 获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数,将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0014] 向所述测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0015] 接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和所述测量设备反馈的第一位置信息;
[0016] 根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;
[0017] 如果未运动到所述目标位置,则根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动。
[0018] 可选地,所述控制中心还用于:
[0019] 根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。
[0020] 可选地,所述机器人本体具体用于:
[0021] 接收所述控制中心发送的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0022] 根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;
[0023] 向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。
[0024] 可选地,所述测量设备具体用于:
[0025] 接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0026] 对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;
[0027] 向所述控制中心发送所述第一位置信息。
[0028] 本发明实施例提供一种全闭环机器人控制方法,所述方法应用于所述全闭环机器人系统中,所述全闭环机器人系统包括:机器人本体,测量设备和控制中心,所述控制中心分别与所述机器人本体和所述测量设备连接,所述方法包括:
[0029] 所述测量设备接收所述控制中心发送的测量指令以对所述机器人本体的位置信息进行测量;
[0030] 所述控制中心根据所述测量设备的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体的运动参数并发送给所述机器人本体,以使所述机器人本体根据所述运动参数进行运动;
[0031] 所述机器人本体接收所述控制中心发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动。
[0032] 可选地,所述控制中心根据所述测量设备的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体的运动参数并发送给所述机器人本体,以使所述机器人本体根据所述运动参数进行运动包括:
[0033] 获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数,将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0034] 向所述测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0035] 接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和所述测量设备反馈的第一位置信息;
[0036] 根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;
[0037] 如果未运动到所述目标位置,则根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动。
[0038] 可选地,所述机器人本体接收所述控制中心发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动包括:
[0039] 接收所述控制中心发送的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0040] 根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;
[0041] 向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。
[0042] 可选地,所述测量设备接收所述控制中心发送的测量指令以对所述机器人本体的位置信息进行测量包括:
[0043] 接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0044] 对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;
[0045] 向所述控制中心发送所述第一位置信息。
[0046] 本发明实施例提供一种控制中心,所述控制中心包括:
[0047] 获取模块,用于获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数;
[0048] 发送模块,用于将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0049] 所述发送模块还用于向测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0050] 接收模块,用于接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和和所述测量设备反馈的第一位置信息;
[0051] 判断模块,用于根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;
[0052] 处理模块,用于当所述判断模块判断出所述机器人本体未运动到目标位置时,根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动。
[0053] 可选地,所述处理模块还用于:
[0054] 根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。
[0055] 本发明实施例提供一种机器人本体,所述机器人本体包括:
[0056] 接收模块,用于接收所述控制中心的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0057] 控制模块,用于根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;
[0058] 发送模块,用于向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。
[0059] 本发明实施例提供一种测量设备,所述测量设备包括:
[0060] 接收模块,用于接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0061] 测量模块,用于对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;
[0062] 发送模块,用于向所述控制中心发送所述第一位置信息。
[0063] 本实施例的全闭环机器人系统及其控制方法,该系统包括机器人本体,测量设备和控制中心,其中,控制中心分别与机器人本体和测量设备连接,该系统通过驱动测量设备对机器人本体进行空间坐标测量,并根据测量结果实时对机器人本体的运动进行规划路径调整,以补偿当前存在的位置误差,从而实现基于在线测量反馈的全闭环机器人系统,提高机器人的运动精度。

附图说明

[0064] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0065] 图1为本发明提供的全闭环机器人系统实施例一的结构示意图;
[0066] 图2为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例一的流程图;
[0067] 图3为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例二的流程图;
[0068] 图4为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例三的流程图;
[0069] 图5为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例四的流程图;
[0070] 图6为本发明提供的控制中心实施例一的结构示意图;
[0071] 图7为本发明提供的机器人本体实施例一的结构示意图;
[0072] 图8为本发明提供的测量设备实施例一的结构示意图。

具体实施方式

[0073] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0074] 全闭环机器人系统是为实现机器人在线测量反馈及运动控制而开发的,能够驱动所述测量设备对机器人本体进行空间坐标测量,并根据测量结果实时对机器人运动进行规划路径调整,从而实现基于在线测量反馈的全闭环机器人系统。
[0075] 图1为本发明提供的全闭环机器人系统实施例一的结构示意图,如图1所示,所述系统包括机器人本体1,测量设备3和控制中心4,其中,所述控制中心4分别与所述机器人本体1和所述测量设备3连接;
[0076] 所述测量设备3用于接收所述控制中心4发送的测量指令以对所述机器人本体1的位置信息进行测量;
[0077] 所述控制中心4用于根据所述测量设备3的测量结果和路径规划信息获取所述机器人本体1的运动参数并发送给所述机器人本体1,以使所述机器人本体1根据所述运动参数进行运动;
[0078] 所述机器人本体1用于接收所述控制中心4发送的所述运动参数并根据所述运动参数进行运动。
[0079] 具体的,机器人本体1可以为目前主流的串联或并联机器人,能够快速灵活的实现空间多自由度运动,控制中心4与机器人本体1及测量设备3电连接,能够根据测量设备3的测量结果和路径规划信息对机器人本体1的运动参数进行计算,从而根据机器人控制代码控制机器人本体1运动,测量设备3能够实现空间内任意一点空间坐标的精确测量,用于对机器人本体1的位置进行测量。
[0080] 本实施例的全闭环机器人系统,包括:机器人本体,测量设备和控制中心,其中,控制中心分别与机器人本体和测量设备连接,该系统通过驱动测量设备对机器人本体进行空间坐标测量,并根据测量结果实时对机器人本体的运动进行规划路径调整,以补偿当前存在的位置误差,从而实现基于在线测量反馈的全闭环机器人系统,提高机器人的运动精度。
[0081] 进一步地,如图1所示,所述系统还包括:末端执行器2,所述末端执行器2设置于所述机器人本体1上,用于实现所述末端执行器2对应的功能。
[0082] 具体的,在机器人本体1上设有末端执行器2,该末端执行器2因所需要实现的功能不同而设置不同的执行器,以实现特定的功能,如铣削用的电主轴,测量用的测头等,具体地,末端执行器2通过法兰5与机器人实现安装固定。
[0083] 需要说明的是,该全闭环机器人系统包含机器人运算控制系统、测量设备控制系统、多轴运动驱动系统、通讯系统等子系统。其中,通讯系统由一个主站和若干从站组成,每个从站负责完成特定的任务,如测量从站与空间坐标测量设备连接,实现对机器人本体的末端执行器指定点空间坐标的测量,运算控制从站根据各指令参数计算机器人各轴的运动参数,多轴运动驱动从站与机器人本体相连,实现机器人本来运动的驱动。主站和各从站之间通过现场总线连接,主站可以和每个从站直接通讯,下达命令和接收反馈。
[0084] 进一步地,所述控制中心具体用于:获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数,将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0085] 向所述测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0086] 接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和所述测量设备反馈的第一位置信息;
[0087] 根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;
[0088] 如果未运动到所述目标位置,则根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动。
[0089] 进一步地,所述控制中心还用于:根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。
[0090] 进一步地,所述机器人本体具体用于:接收所述控制中心发送的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0091] 根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;
[0092] 向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。
[0093] 进一步地,所述测量设备具体用于:接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0094] 对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;
[0095] 向所述控制中心发送所述第一位置信息。
[0096] 图2为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例一的流程图,如图2所示,所述方法应用于全闭环机器人系统中,所述全闭环机器人系统包括:机器人本体,测量设备和控制中心,所述控制中心分别与所述机器人本体和所述测量设备连接,所述方法包括:
[0097] 步骤101:测量设备接收控制中心发送的测量指令以对机器人本体的位置信息进行测量。
[0098] 具体的,测量设备通过接收控制中心发送的测量指令,以使测量设备根据该测量指令对当前机器人本体根据上述运动参数进行运动后的位置信息进行测量,并向控制中心反馈测量结果,从而使得控制中心可以根据该测量结果计算运动参数以及确定误差信息,根据误差信息更新运动参数,以补偿当前存在的位置误差。
[0099] 步骤102:控制中心根据测量设备的测量结果和路径规划信息获取机器人本体的运动参数并发送给机器人本体,以使机器人本体根据运动参数进行运动。
[0100] 具体的,控制中心根据上一次测量设备反馈的测量结果和预先制定的路径规划信息获取机器人本体的运动参数,同时根据本次机器人本体运动后反馈的当前测量结果和预设路径规划信息计算机器人本体本次运动的误差信息,并根据运动误差信息更新上述运动参数,从而重新规划机器人各轴运动参数,将其发送给机器人本体以使机器人本体根据更新后的运动参数进行运动,以补偿当前存在的位置误差。其中,上一次测量设备反馈的测量结果是指机器人本体本次根据运动参数进行运动前的位置信息。
[0101] 步骤103:机器人本体接收控制中心发送的运动参数并根据运动参数进行运动。
[0102] 具体的,机器人本体接收到控制中心发送的运动参数后根据该运动参数进行运动。具体的,机器人本体的多轴运动驱动模块接收控制中心发送的各电机轴的运动参数,并驱动机器人本体内部的伺服驱动器根据轴的速度、加速度等运动参数控制机器人各轴电机加减速运动,进而实现机器人本体的整体运动。
[0103] 本实施例的全闭环机器人控制方法,通过获取预设时间段内机器人本体的运动参数,从而使得机器人本体根据该运动参数进行运动,同时接收测量设备反馈的机器人本体根据该运动参数进行运动后的第一位置信息和机器人本体运动后的反馈信息,判断机器人本体是否运动到目标位置,如果未运动到目标位置,则根据上述第一位置信息和预先规划的路径信息计算机器人本体运动的误差信息,并根据运动误差信息更新上述运动参数,将更新后的运动参数发送给机器人本体以使机器人本体根据更新后的运动参数进行运动,以补偿当前存在的位置误差,从而提高机器人的运动精度。
[0104] 进一步的,图3为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例二的流程图,如图3所示,在实施例一的基础上,步骤102包括:
[0105] 步骤1021:获取预设时间段内机器人本体的运动参数,将运动参数发送到机器人本体。
[0106] 其中,运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0107] 具体地,控制中心获取预设时间段内机器人本体的各电机轴的运动参数,该运动参数包括运动速度、加速度等,同时控制中心将各电机轴的运动参数通过现场总线发送给机器人本体,具体的下发给机器人本体中的多轴运动驱动系统,多轴运动驱动系统接收控制中心发送的各电机轴的运动参数,驱动伺服驱动器根据轴的速度、加速度等运动参数控制机器人本体中各轴电机加减速运动,进而实现机器人本体的整体运动。其中,预设时间段为从当前时刻起,到下一个时间周期之间的时间段。
[0108] 步骤1022:向测量设备发送测量指令,测量指令用于驱动测量设备测量机器人本体根据运动参数进行运动后的第一位置信息。
[0109] 具体的,控制中心向测量设备发送测量指令,该测量指令用于驱动测量设备测量机器人本体根据上述运动参数进行运动后的第一位置信息。其中,控制中心通过向测量设备发送测量指令,以使测量设备根据该测量指令测量当前机器人本体运动后的第一位置信息。
[0110] 其中,上述测量指令可以为对机器人进行路径跟踪扫描测量,或者目标位置单点测量等不同测量模式的测量,从而得到机器人本体运动后的位置信息,该测量指令根据实际需要和功能需求进行设置。
[0111] 步骤1023:接收机器人本体根据运动参数进行运动的反馈信息和测量设备反馈的第一位置信息。
[0112] 具体的,控制中心接收机器人本体根据上述运动参数进行运动的反馈信息,该反馈信息例如可以为当前机器人本体是在做直线运动还是曲线运动,还是点运动;同时接收测量设备反馈的第一位置信息,即机器人本体根据上述运动参数进行运动后,当前机器人本体的空间坐标位置。
[0113] 步骤1024:根据反馈信息和第一位置信息判断机器人本体是否运动到目标位置。
[0114] 具体的,控制中心根据上述反馈信息和第一位置信息,判断机器人本体是否到达目标点,若已到达目标点,则结束控制过程;否则,执行步骤105。
[0115] 步骤1025:如果未运动到目标位置,则根据第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据运动误差信息更新运动参数,并将更新后的运动参数发送给机器人本体以使机器人本体根据更新后的运动参数进行运动。
[0116] 具体的,如果机器人本体未到达预定的目标点,则控制中心根据上述测量设备反馈的第一位置信息和预先制定的路径规划信息计算机器人本体运动的误差信息,并根据运动误差信息更新上述运动参数,从而重新规划机器人各轴运动参数,将其发送给机器人本体以使机器人本体根据更新后的运动参数进行运动,以补偿当前存在的位置误差。
[0117] 需要说明的是,由于系统误差和环境影响的原因,机器人本体的实际运动位置与理论位置会有偏差,为了修正机器人本体实际的路径,控制中心的运算控制模块需要对各轴的运动参数进行相应调整。具体地,运算控制模块接收到机器人本体当前的位置误差信息后,根据该误差值和当前各轴的运动参数计算各轴新的运动参数,以补偿当前存在的位置误差,实现全闭环机器人系统的控制过程,进而提高机器人的运动精度。
[0118] 本实施例的全闭环机器人控制方法,测量设备通过接收控制中心发送的测量指令,以使测量设备根据该测量指令对当前机器人本体根据上述运动参数进行运动后的位置信息进行测量,控制中心根据测量设备的测量结果和路径规划信息获取机器人本体的运动参数并发送给机器人本体,以使机器人本体根据运动参数进行运动,以补偿当前存在的位置误差,根据误差信息更新运动参数,以补偿当前存在的位置误差,机器人本体接收控制中心发送的运动参数并根据运动参数进行运动,该方法能够根据测量结果实时对机器人本体的运动进行规划路径调整,以补偿当前存在的位置误差,从而提高机器人的运动精度。
[0119] 进一步地,获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数具体包括:
[0120] 根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。
[0121] 具体的,控制中心的运算控制模块根据预先制定的路径规划信息和机器人本体在预设时间段内根据上述运动参数进行运动前的位置信息计算机器人本体各电机轴在预设时间段内的运动参数,从而使得控制中心可以根据机器人本体预设时间段的上一时刻的位置信息和预先制定的路径规划信息准确计算机器人本体在预设时间段内的运动参数,以使机器人本体根据该运动参数进行运动。
[0122] 图4为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例三的流程图,如图4所示,在实施例一的基础上,步骤103包括:
[0123] 步骤1031:接收控制中心发送的运动参数,运动参数包括机器人本体的运动速度和加速度。
[0124] 具体的,机器人本体接收控制中心发送的运动参数,所述运动参数包括运动速度、加速度等。
[0125] 步骤1032:根据运动参数驱动机器人本体进行运动。
[0126] 具体的,机器人本体接收到控制中心发送的运动参数后根据该运动参数进行运动。具体的,机器人本体的多轴运动驱动模块接收控制中心发送的各电机轴的运动参数,并驱动机器人本体内部的伺服驱动器根据轴的速度、加速度等运动参数控制机器人各轴电机加减速运动,进而实现机器人本体的整体运动。
[0127] 步骤1033:向控制中心发送机器人本体根据运动参数进行运动的反馈信息。
[0128] 具体的,多轴运动驱动模块驱动机器人本体进行运动的同时向控制中心发送机器人本体运动的反馈信息,该反馈信息例如可以为是直线运动还是曲线运动还是点运动等。
[0129] 本实施例的全闭环机器人控制方法,机器人本体通过接收控制中心发送的各电机轴的运动参数,并驱动机器人本体内部的伺服驱动器根据轴的速度、加速度等运动参数控制机器人各轴电机加减速运动,进而实现机器人本体的整体运动,同时向控制中心反馈机器人本体的运动情况,从而提高机器人的运动精度。
[0130] 图5为本发明提供的全闭环机器人控制方法实施例四的流程图,如图5所示,在实施例一的基础上,步骤101包括:
[0131] 步骤1011:接收控制中心发送的测量指令,测量指令用于驱动测量设备测量机器人本体根据运动参数进行运动后的第一位置信息。
[0132] 具体的,测量设备接收控制中心发送的测量指令,以使测量设备根据该测量指令测量当前机器人本体根据上述运动参数进行运动后的第一位置信息。
[0133] 其中,上述测量指令可以为对机器人进行路径跟踪扫描测量,或者目标位置单点测量等不同测量模式的测量,从而得到机器人本体运动后的位置信息,该测量指令根据实际需要和功能需求进行设置。
[0134] 步骤1012:对机器人本体根据运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息。
[0135] 具体的,测量设备对机器人本体运动后的位置进行测量,本实施例中以激光跟踪仪为例,激光跟踪仪的靶球固定在机器人本体上,当需要测量时,激光跟踪仪的跟踪头调整光束方向对准靶球,检测系统接收到靶球的反射光后计算靶球的三维空间坐标,实现对指定位置点空间坐标的测量;根据机器人本体的运动状态,可以对机器人进行路径跟踪扫描测量,目标位置单点测量等不同测量模式的测量。其中,前述的测量设备包括但不限于激光跟踪仪,任何能够实现相关功能的高精度测量系统都可以,如室内GPS等符合测量从站要求的其他高精度测量设备。
[0136] 步骤1013:向控制中心发送第一位置信息。
[0137] 具体的,测量设备将测量结果发送给控制中心,测量结果为上述机器人本体根据运动参数进行运动后的第一位置信息。
[0138] 本实施例的全闭环机器人控制方法,测量设备通过接收控制中心发送的测量指令,以使测量设备根据该测量指令对当前机器人本体根据上述运动参数进行运动后的位置信息进行测量,从而得到第一位置信息,并向控制中心反馈测量结果,从而使得控制中心可以根据该测量结果计算运动参数以及确定误差信息,根据误差信息更新运动参数,以补偿当前存在的位置误差,实现全闭环机器人系统,进而提高机器人的运动精度。
[0139] 图6为本发明提供的控制中心实施例一的结构示意图,如图6所示,所述控制中心包括:
[0140] 获取模块11,用于获取预设时间段内所述机器人本体的运动参数;
[0141] 发送模块12,用于将所述运动参数发送到所述机器人本体,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0142] 所述发送模块12还用于向测量设备发送测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0143] 接收模块13,用于接收所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息和和所述测量设备反馈的第一位置信息;
[0144] 判断模块14,用于根据所述反馈信息和所述第一位置信息判断所述机器人本体是否运动到目标位置;
[0145] 处理模块15,用于当所述判断模块14判断出所述机器人本体未运动到目标位置时,根据所述第一位置信息和路径规划信息确定运动误差信息,根据所述运动误差信息更新所述运动参数,并将所述更新后的运动参数发送给所述机器人本体以使所述机器人本体根据所述更新后的运动参数进行运动。
[0146] 本实施例的控制中心,通过获取预设时间段内机器人本体的运动参数,从而使得机器人本体根据该运动参数进行运动,同时接收测量设备反馈的机器本体根据该运动参数进行运动后的第一位置信息和机器人本体运动后的反馈信息,判断机器人本体是否运动到目标位置,如果未运动到目标位置,则根据上述第一位置信息和预先规划的路径信息计算机器人本体运动的误差信息,并根据运动误差信息更新上述运动参数,将更新后的运动参数发送给机器人本体以使机器人本体根据更新后的运动参数进行运动,以补偿当前存在的位置误差,从而提高机器人的运动精度。
[0147] 进一步地,所述处理模块15还用于:
[0148] 根据路径规划信息和所述机器人本体的第二位置信息计算预设时间段内所述机器人本体的运动参数,其中,所述第二位置信息为所述预设时间段内所述机器人本体根据所述运动参数进行运动前的位置信息。
[0149] 图7为本发明提供的机器人本体实施例一的结构示意图,如图7所示,所述机器人本体包括:
[0150] 接收模块21,用于接收所述控制中心的运动参数,所述运动参数包括所述机器人本体的运动速度和加速度;
[0151] 控制模块22,用于根据所述运动参数驱动所述机器人本体进行运动;
[0152] 发送模块23,用于向所述控制中心发送所述机器人本体根据所述运动参数进行运动的反馈信息。
[0153] 本实施例的机器人本体,通过接收控制中心发送的各电机轴的运动参数,并驱动机器人本体内部的伺服驱动器根据轴的速度、加速度等运动参数控制机器人各轴电机加减速运动,进而实现机器人本体的整体运动,同时向控制中心反馈机器人本体的运动情况,从而提高机器人的运动精度。
[0154] 图8为本发明提供的测量设备实施例一的结构示意图,如图8所示,所述测量设备包括:
[0155] 接收模块31,用于接收所述控制中心发送的测量指令,所述测量指令用于驱动所述测量设备测量所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的第一位置信息;
[0156] 测量模块32,用于对所述机器人本体根据所述运动参数进行运动后的位置进行测量,得到第一位置信息;
[0157] 发送模块33,用于向所述控制中心发送所述第一位置信息。
[0158] 本实施例的测量设备,通过接收控制中心发送的测量指令,以使测量设备根据该测量指令对当前机器人本体根据上述运动参数进行运动后的位置信息进行测量,从而得到第一位置信息,并向控制中心反馈测量结果,从而使得控制中心可以根据该测量结果计算运动参数以及确定误差信息,根据误差信息更新运动参数,以补偿当前存在的位置误差,实现全闭环机器人系统,进而提高机器人的运动精度。
[0159] 本实施例的全闭环机器人系统,当开始进行工作时,控制中心控制机器人本体运动,并在机器人本体运动过程中驱动测量设备对机器人本体连接的末端执行器进行测量,并根据反馈的测量结果实时调整机器人本体的运动参数,实现基于测量反馈的机器人运动实时调整过程。
[0160] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0161] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。