[发明专利]一种具有柔性腕关节机器人的控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库、编码器、刀库伺服电机、控制器和刀座，还包括连接刀座的柔性腕关节，柔性腕关节通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀，在可调减压阀与柔性腕关节之间设置有压力传感器，压力传感器及可调减压阀均连接控制器，本发明使机器人所持刀具具有柔性腕关节，并能够控制柔性腕关节背压的安全阈值，避免刀具或机器人损坏。

技术领域

本发明属于机器人领域，更具体的说涉及一种具有柔性腕关节机器人的控制系统及控制方法。

背景技术

目前工业机器人的应用越来越普遍，应用范围也越来越广，关节式工业机器人，由于自身结构的原因，重复精度相对较高，而定位精度较低。这个特点导致工业机器人在装配和加工领域应用受限。

现有的解决方式是采用高精度的六维力传感器，作为机器人和执行机构的过渡连接装置，六维力传感器能够检测x，y，z三个方向的力以及绕三个轴向的力矩。传感器所获得的力和力矩信号反馈给机器人的控制系统，从而使机器人做出相应的反应。但是该方式存在以下的不足：1.力传感器成本较高，反馈控制系统较复杂，不利于广泛的推广和应用。2.力反馈控制系统存在时间上的滞后性，碰撞发生以后系统延迟一定时间才会产生相应的动作，然而当控制系统作出响应时，工件可能已经被破坏了。

另一种解决方式是通过单轴气缸和伺服阀来控制气缸对工件的压力，但是该方式为单自由度机构只在一个方向上有作用，而工业中使用的六自由度机器人的运动自由度较多，执行工具和工件之间的接触通常是多维的。要满足需求就要采用多个单自由度机构串联起来，系统刚度降低，误差增大，控制变得复杂，成本上升。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种使机器人所持刀具具有柔性腕关节，并能够控制柔性腕关节背压的安全阈值，避免刀具或机器人损坏。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种具有柔性腕关节机器人的控制系统，包括刀库、编码器、刀库伺服电机、控制器和刀座，还包括连接刀座的柔性腕关节，柔性腕关节通过管路连接有背压提供机构，所述管路上设置有可调减压阀，在可调减压阀与柔性腕关节之间设置有压力传感器，压力传感器及可调减压阀均连接控制器。

进一步的所述刀座为动力刀座，动力刀座连接有变频器，变频器连接控制器。

进一步的所述背压提供机构为气缸或液压缸。

进一步的所述柔性腕关节连接至机器人的机械臂上。

一种控制方法，包括如下步骤：

S1：数据配置，对刀库内所有刀具一一对应设定可调减压阀出口压力及背压的安全阈值；

S2：选刀，根据待加工工件的需要通过刀库伺服电机由刀库选取相应的刀具安装在刀座上；

S3：调整柔性腕关节背压，根据选定的刀具，由编码器将信号反馈至控制器，控制器根据选定的刀具控制可调减压阀的出口压力；

S4：判断刀具工况，由压力传感器实时检测柔性腕关节内背压，并将信号反馈至控制器，在其背压大于阈值时报警停机，背压小于安全阈值时正常工作。

进一步的在步骤S1中对刀库内所有刀具一一对应设定变频器输出信号，在选定刀具后，根据选定的刀具，由编码器将信号反馈至控制器，控制器根据选定的刀具控制变频器输出信号，进而使动力刀座按设定值转速运转。

进一步的在选刀过程中通过编码器将选择的刀具信号反馈至控制器，由控制器判断选定的刀具是否为需要刀具，若为是，继续步骤S3，若为否，重新选择刀具。