[实用新型]一种六轴焊接工业机器人防碰撞控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，特别涉及一种六轴焊接工业机器人防碰撞控制系统。

背景技术

由于机器人的许多人所共知的优点，它已应用于许多工业领域，在兵工企业中、工业机器人可以用于机械加工、冲压、加料、装配等场合；在火化工生产中，还可排险机器人排除地雷或可疑爆炸物的险情；可以说，工业机器人已越来越多地受到企业和人们的重视；目前，我国独立研制出6类10种工业机器人，其中喷漆、点焊、搬运、装配、压铸等7种机器人达到国际中期水平，非接触式机器人性能系统达到目前国际先进水平。

尽管机器人技术在不断进步，工业机器人在工业上的优点很多，但现有机器人仍存在如下不足：

工业机器人在使用中伤害事故时有发生，特别是工人处在机器人的工作包络线范围内受到的伤害如：工人可能会被机器人的运动部件如操作臂或机器人所运动的零件所碰撞或撞击、挤压，以及由于人的失误、零件故障、控制系统失效等导致的伤害；为了预防机器人伤人事故的发生，常采用联锁防护栏、固定防护栏、警告装置等被动预防措施，虽然我们可以在外部环境设置很多安全屏障来避免高速运动的机器人触碰到人，但是还是无法根本上杜绝人不去接触机器人。

产生以上事故的原因一是现有的机器人还不能像人一样看、听去观察周围的环境并作出判断；二是很多机器人在机器人防碰撞系统上存在一定的不足，没有建立主动认知机制，即机器人无法识别工作周围的环境是否存在人或者会对人造成伤害而主动采取中断或避让措施。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的改进，提供一种六轴焊接工业机器人防碰撞控制系统，以克服上述已有技术存在的不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种六轴焊接工业机器人防碰撞控制系统，该系统包括运算中枢模块、控制模块和信息采集模块，所述控制模块通过数据总线分别与运算中枢模块和信息采集模块连接，并通过I/O口与机器人控制模块连接进行信息交换；

所述信息采集模块包括超声波传感器、位置传感器、速度传感器和角度传感器；所述位置传感器设在焊接工业机器人各机械臂前端，速度传感器和角度传感器设在机械臂轴关节连接处，超声波传感器设在各机械臂两侧中部；

超声波传感器用于采集机器人周边环境的信号，搜索是否有障碍物出现；

位置传感器用于确定机械臂末端焊枪的实时位置；

速度传感器用于确定机器人工作时各机械臂模块以及轴关节的运动和旋转速度；

角度传感器用于确定每一个机械臂转过的角度，实时定位机器人的机械臂运动空间区域；

所述运算中枢模块包括多个并行运算模块和一个实时运算模块，并行运算模块用于为并行计算提供硬件和软件界面，实时控制模块通过综合使用和分析从控制模块获取的各种信息，实时计算机器人机械臂末端焊枪的最终位置，认知周边环境状态，并通过控制模块实时给机器人控制系统发出是否主动采取中断或避让措施的指令；

所述控制模块的作用：

一是将信息采集模块采集的信息送运算中枢模块进行并行运算和实时运算，对最终认定的机械臂末端焊枪的位置、角度、运动速度以及周围环境信息作出判断；

二是根据运算中枢模块运算和判断的结果向机器人控制模块发出是否主动采取中断或避让措施的指令；

三是与外部网络进行信息交换，或接受人工控制命令，或者输出当前机器人机械臂运动的路径规划到外部设备。

其进一步的技术方案是：所述并行运算模块采用GPU图形处理器，实时运算模块采用CPU中央处理器；并行运算模块和实时运算模块被包括在运算中枢模块中，其包括关系或是在一个实际个体上：二者均在ARM处理器上，或是分别为两个部分：在电路板上分别有多个GPU图形处理器和一个CPU中央处理器；

所述控制模块采用小型可编程控制器PLC。

更进一步：所述控制模块通过数据总线连接外部网络构成网络交换系统，一是用于运算模块与控制模块之间进行通信；二是与外部网络进行信息交换，或接受人工控制命令，或者输出当前机器人机械臂运动的路径规划到外部设备。

所述控制模块之小型可编程控制器PLC中嵌入防碰撞程序。

由于采取上述技术方案，本实用新型之一种六轴焊接工业机器人防碰撞控制系统具有以下有益效果：