[发明专利]工业机器人碰撞保护方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人保护技术，具体的说是一种工业机器人碰撞保护方法和装置。

背景技术

工业机器人是一种自动化程度和工作效率都很高的自动化设备，在其运行过程中，如果发生意外，比如在其工作范围内遇到障碍物时，机械手臂就会与障碍物发生碰撞，这不但会影响到系统的正常运行，严重时还会损坏机器人。

发明内容

针对现有技术中存在的工业机器人在工作过程中存在安全隐患等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种能够对机器人本体实施保护的工业机器人碰撞保护方法和装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明工业机器人碰撞保护装置包括机器人控制器、电机控制器、示教盒以及继电器，其中机器人控制器与电机控制器进行通讯连接，进行信号的采集和命令发送，机器人控制器的下电控制信号通过继电器与电机控制器进行控制连接，机器人控制器的显示信号接至示教盒。

所述机器人控制器包括码盘采集模块、扭矩采集模块、轨迹规划模块以及扩展RAM模块，其中码盘采集模块与电机控制器的编码器接口相连，对编码器的码盘信号进行采集，扭矩采集模块与电机控制器的扭矩接口连接，对电机扭矩信号进行采集，轨迹规划模块的轨迹点控制信号接至电机控制器，扩展RAM模块通过数据线与轨迹规划模块相连，保存轨迹规划模块最近生成的轨迹点。

本发明工业机器人碰撞保护方法包括以下步骤：

系统启动，机器人控制器的轨迹规划模块生成运动轨迹后发给电机控制器控制电机转动，并将轨迹点保存到扩展RAM模块中；调用碰撞检测子程序判断是否有碰撞发生，如果发生碰撞，则读取扩展RAM模块中保存的轨迹点信息，控制电机反方向转动；反向运行一段后给出继电器下电信号，使机器人本体进入下电停机状态，并在示教盒上显示出碰撞警报。

如果没有发生碰撞，则返回机器人控制器的轨迹规划模块生成运动轨迹步骤，进入下一个执行周期计算下一个轨迹点并控制电机转动。

调用碰撞检测子程序包括以下步骤：

通过码盘采集模块采集码盘，由码盘求出电机转动的实际速度值和实际加速度值；通过扭矩采集模块采集电机扭矩，分别对速度、加速度和扭矩分别进行判断，如果三者中有一个以上超过阈值，则碰撞标志置1，否则碰撞标志置0。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明提供一种机器人碰撞保护方法和装置，能够在机械手臂与障碍物发生碰撞时及时下电，对机器人本体实施保护。

2.本发明提供一种速度、加速段、扭矩结合的碰撞保护检测方法，能够更有效的对碰撞进行检测，进一步减小碰撞造成的损失。

附图说明

图1为本发明装置总体结构图；

图2为本发明方法流程图；

图3为本发明方法中碰撞检测子程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明包括：机器人控制器、电机控制器、示教盒、继电器，其中机器人控制器包括码盘采集模块、扭矩采集模块、轨迹规划模块和扩展RAM模块，电机控制器包括编码器接口和扭矩接口，码盘采集模块与电机控制器的编码器接口结合实现对码盘的实时采集。扭矩采集模块与电机控制器的扭矩接口结合实现对电机扭矩的采集。轨迹规划模块通过轨迹规划算法生成轨迹点控制电机转动，并且由轨迹值可求出命令速度值和命令加速度值，用于碰撞判断时的阈值计算。扩展RAM模块实时的保存最近生成的轨迹点，用于碰撞发生时控制电机反转使手臂缩回；编码器接口将实时的码盘值发送给机器人控制器的码盘采集模块。扭矩接口为机器人控制器的扭矩采集模块提供与电机扭矩成比例的电压，扭矩采集模块采集电压值就可以得到相应的扭矩值。

图2为系统运行流程图。系统启动后，每个控制周期中，机器人控制器的轨迹规划模块生成运动轨迹后发给电机控制器控制电机转动，并轨迹点保存到扩展RAM模块。然后调用碰撞检测子程序判断是否有碰撞发生，如果没有则进入下一个执行周期计算下一个轨迹点并控制电机转动，如果发生碰撞则读取RAM中保存的轨迹控制电机反方向转动，反向运行一段后给出继电器下电信号，使机器人本体进入下电停机状态，并在示教盒上显示出碰撞警报。

图3为碰撞检测子程序流程图。其每个执行周期都被调用，实时的检测碰撞是否发生。碰撞检测子程序首先通过码盘采集模块采集码盘，然后由码盘求实际速度值和实际加速度值，接下来通过扭矩采集模块采集电机扭矩，之后分别对速度、加速度和扭矩分别进行判断，如果三者中有一个以上超过了阈值则碰撞标志置1，否则碰撞标志置0。系统调用碰撞检测子程序后通过判断碰撞标志来确定碰撞是否发生。