[发明专利]一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法

说明书

一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法，其中该控制单元，用于根据指令向机器人系统中多关节机械臂的各关节的驱动单元输出电流指令，控制单元包括：运动规划模块，根据运动指令生成点位指令，用于机器人系统的运动轨迹规划；整体加速度控制环模块，用于基于点位指令与机器人系统中多关节机械臂前端的加速度信息生成各关节的第一力指令；单关节控制环模块，用于基于点位指令与机器人系统各关节位置信息生成各关节的第二力指令；力指令融合模块，用于基于第一力指令和第二力指令，计算生成各关节的融合力指令；电流控制环模块，用于根据融合力指令生成驱动驱动单元的电流指令。

技术领域

本发明属于工业机器人领域，具体涉及一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法。

背景技术

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

现有的工业机器人系统，如：目前工业上较为典型的6关节串联协作机器人，由于操作性、安全性等方面的考虑，通常机械手臂连杆和各关节之间具有一定的柔性，且整体重量较轻，这导致工业机器人在实际应用中，机械手臂存在抖动的可能，当整体运动速度较高的时候，机械手臂会在移动到目标位置后抖动较长时间，导致取放的精度下降、工作节拍较慢。

此外，现有的工业机器人主要通过机械手臂中的关节电机电流反馈来判断机械手臂是否发生了碰撞，这种方式不够灵敏，容易出现误判断，也容易带来安全隐患。

行业现有的技术方案中，通过在机械手臂的各关节处设置位移、速度、力传感器，通过多个传感器的反馈，分别对各关节进行精确控制，并判断运行过程中是否发生碰撞。引入多个传感器形成的反馈回路，可以改善单纯由电机电流反馈带来的技术缺陷，但另一方面，将大大增加机器人系统控制环路的计算量，此外，现有的力传感器成本较高，在多关节机械臂的每个关节处增加力传感器会提升整个机器人系统的成本。

发明内容

由于现有技术方案的机器人控制系统在实际应用中存在上述的技术问题，本发明目的在于提供一种控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法，以解决现有技术方案中存在的上述技术问题，在改善机械手臂的末端抖动，实现灵敏的碰撞检测的同时，避免控制环路的计算量增加，增强控制系统的鲁棒性，在有效控制机器人系统成本的条件下，提高系统的工作效率。

本发明提供的机器人系统的技术方案具体包括：

一种控制单元，用于包含多关节机械臂的机器人系统，根据指令向所述机器人系统中各关节的驱动单元输出电流指令，所述控制单元包括：

运动规划模块，根据指令生成点位指令，用于所述机器人系统的运动轨迹规划；

整体加速度控制环模块，用于基于所述点位指令与所述机器人系统中多关节机械臂前端的加速度信息生成各关节的第一力指令；

单关节控制环模块，用于基于所述点位指令与所述机器人系统各关节位置信息生成各关节的第二力指令；

力指令融合模块，用于基于所述第一力指令和所述第二力指令，计算生成各关节的融合力指令；

电流控制环模块，用于根据所述融合力指令生成驱动所述驱动单元的电流指令。

优选的，所述单关节控制环模块包括：运动学逆解模块，用于基于所述点位指令，生成各关节的关节目标位置；位置控制环模块，用于基于所述点位指令、所述关节目标位置，生成关节速度指令；速度控制环模块，用于基于所述关节速度指令与所述关节位置信息，生成第二力指令。

优选的，所述控制单元还包括：碰撞判断模块，用于根据所述点位指令、所述加速度信息，判断所述机器人系统是否出现碰撞，当判断出现碰撞时，向所述力指令融合模块发出信号，修正所述融合力指令；反之则不修正所述融合力指令。