[发明专利]一种8轴联动机器人及其控制系统和控制方法

说明书

本发明属于工业自动控制领域，涉及一种8轴联动机器人及其控制系统和控制方法。一种8轴联动机器人，包括8个运动轴，其中：第七运动轴用于在Z轴上延伸机器人的运动范围，第八运动轴用于在X轴上延伸机器人的运动范围。一种8轴联动机器人控制系统，采用PC机Linux主站+EtherCAT从站的控制方式，保证了8轴联动机器人的实时性与准确性；采用机器人视觉装置、8轴机器人控制板卡，保证了8轴联动机器人的焊接精度。一种8轴联动机器人控制方法，通过构建8轴联动机器人控制模型，基于运动规划、速度规划、路径规划、机器视觉智能识别等算法，适用于曲面长幅度焊接的焊接机器人。

技术领域

本发明属于工业自动控制领域，涉及一种8轴联动机器人及其控制系统和控制方法。

背景技术

随着工业自动化水平的不断提高，工业机器人被广泛地应用于各个领域。在船舶大合拢焊接中，焊缝具有双曲面形状，而且焊缝超长，采用传统的6轴联动工业机器人已经无法满足长距离焊缝焊接的要求。

EtherCAT总线是一种实时以太网技术，具有高速简单、易于实现等优点，兼容标准以太网，拥有最优的硬实时性能，使得底层IO的响应时间大大缩减。伺服单元是工业控制中一种常用的控制器，广泛地应用于数控机床等高精度设备。传统采用PC驱动控制卡的方式，通讯是设备性能提升的主要瓶颈，不能满足8轴联动机器人的控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种8轴联动机器人，相对于传统的6轴联动机器人，增加了可水平移动和垂直移动的两轴，在保持机器人姿态不变的情况下，扩宽了机器人在X轴和Z轴方向上的运动范围。

本发明还提供一种8轴联动机器人控制系统，采用PC机Linux主站+EtherCAT从站的控制方式，保证了8轴联动机器人的实时性与准确性。采用机器人视觉装置、8轴机器人控制板卡，保证了8轴联动机器人的焊接精度。

本发明还提供一种8轴联动机器人控制方法。

本发明的8轴联动机器人采用如下技术方案实现：

一种8轴联动机器人，包括：第一运动轴、第二运动轴、第三运动轴、第四运动轴、第五运动轴、第六运动轴、第七运动轴和第八运动轴，其中：第一运动轴～第六运动轴对应6轴机械臂，第七运动轴用于在Z轴上延伸机器人的运动范围，第八运动轴用于在X轴上延伸机器人的运动范围；第七运动轴采用伺服连杆升降的方式连接第一运动轴与第八运动轴，第八运动轴采用电动伺服控制方式，控制机器人在导轨上的运动。

优选地，第七运动轴采用液压伺服控制方式，第一运动轴～第六运动轴与第八运动轴采用半闭环电动伺服控制方式。

优选地，液压伺服控制采用激光位置传感器进行测距，第七运动轴上装有激光位置传感器。

优选地，8轴联动机器人本体上安装有双目视觉装置和伺服控制器。

本发明的8轴联动机器人控制系统采用如下技术方案实现：

一种8轴联动机器人控制系统，包括：PC机Linux主站、EtherCAT从站控制器、8轴机器人控制板卡、机器人视觉装置和8轴联动机器人本体；8轴机器人控制板卡和机器人视觉处理装置通过EtherCAT从站控制器与PC机Linux主站相连，机器人视觉装置和8轴控制板卡通过数字/模拟接口与8轴联动机器人本体相连。

进一步地，PC机Linux主站包括LinuxCNC及与其相连的以太网卡和人机界面；LinuxCNC用于机器人算法计算和机器人运动轨迹规划，并实时返回当前机器人的位置和姿态；以太网卡用于将PC机Linux主站命令下发；人机界面将接收到的外部命令进行编码送入LinuxCNC进行处理，并以三维模型显示当前机器人的位置和姿态；