[发明专利]一种工业机器人综合控制平台及其控制方法

说明书

技术领域

本发明是一种工业机器人的综合控制平台及其控制方法，特别是一种喷涂机器人综合控制的平台及其控制方法。

背景技术

自20世纪60年代初人类创造第一台工业机器人以来，在短短40多年的时间中，机器人技术得到迅速发展，在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接；对于喷涂产品，其表面的喷涂效果的好坏对质量有非常大的影响，喷涂作业中采用喷涂机器人，可以明显提高喷涂质量和材料使用率，仿形喷涂轨迹精确，提高涂膜的均匀性，降低喷涂量和清洗溶剂的用量，提高材料利用率，并提高劳动生产效率，避免了过去人工喷涂时人接触有毒性的涂料而造成急性或慢性中毒，因此，喷涂机器人在制造业中的应用越来越得到人们的重视。

早期的喷涂机器人是“示教再现”型的，即由操作人员“手把手”地直接握住安装在机器人腕部的喷枪，操作一次喷涂全过程，机器人控制器记忆示教操作顺序，在作业中重复再现操作动作，这种编程不但繁琐，而且需要先有样品才能示教；现有的工业机器人控制系统一般功能单一，不具备综合化的控制系统，尤其是在喷涂机器人应用领域，更是缺少专门的系统平台，因此，开发一种基于计算机图形学，使得喷涂效果最优的喷涂机器人综合控制平台已迫在眉睫。

随着计算机图形学的发展，建立实际物体及周围环境的模型变得非常方便，喷涂作业中的工件一般都是自由面，对这种表面的造型有多种方法：Bezier法，Coon/Ferguson法，B样条法，NUB(非均匀B样条)法，NURB(非均匀有理B样条)法及它们之间的任意组合，获得实际物体模型的方法有多种，除了通过计算机图形学直接造型外，还可以通过接口读取其他CAD系统的数据，或者通过扫描实物来获得模型数据。

在国内，有大学开发了机器人离线编程系统，并在此基础上研制了HOLPS系统，该系统包括机器人语言处理模块、运动学规划模块、机器人运动学仿真模块、通信模块和主模块；清华大学研制的ROBSM1仿真系统可对PUMA560及类似结构的机器人进行运动学、动力学规划，并在此基础上开发了ROBSM2系统，它使用SVAL语言作为输入，增加了三维图形输出和碰撞检查及传感器仿真、典型动作和典型任务的仿真；虽然目前对喷涂机器人离线编程系统的研究已经取得了很大的进展，但由于喷涂效果受多种因素的影响，如工件表面形状的复杂程度、喷枪的位置、方向及其离工件表面的距离、油漆的粘滞性、挥发性、环境温度、大气压、空气湿度等等，因而如何找出更加精确的油漆空间分布数学模型，以及提出更好的轨迹优化方法，仍然是今后有待进一步探讨的领域。

发明内容

本发明平台的目的在于考虑上述问题而提供了一种功能完善，通用性强的工业机器人综合控制平台，本发明还包括工业机器人综合控制平台的控制方法；

本发明包括如下技术特征：一种工业机器人综合控制平台，包括依次连接的物体造型模块、参数设置模块、喷枪轨迹生成模块、机器人运动轨迹生成模块、分析与显示模块、作业指令生成模块和通信与接口模块；

所述平台还包括人机交互模块和数据库模块；

所述人机交互模块用于对整个平台进行人机操作，实现所需各种参数的输入和对其它各个模块的控制；所述人机交互模块分别与物体造型模块、参数设置模块、喷枪轨迹生成模块、机器人运动轨迹生成模块、分析与显示模块、作业指令生成模块和通信与接口模块连接；所述人机交互模块还与数据库模块连接。

所述数据库模块用于对平台运行过程模型数据和喷涂信息数据的存储与管理；所述数据库模块分别与物体造型模块、参数设置模块、喷枪轨迹生成模块、机器人运动轨迹生成模块、分析与显示模块、作业指令生成模块和通信与接口模块连接；

所述物体造型模块采用计算机图形学原理对物体进行三维造型，获得喷涂工件的三维数据模型，或者通过通信与接口模块读取其他系统的数据，或者通过扫描实物来获得喷涂工件的模型数据；

所述参数设置模块用于设定机器人模型参数、机器人运动轨迹规划插值方法，喷涂参数、喷枪的开口角、喷射距离、要求的涂层厚度、喷涂时间等参数，在系统运行和轨迹规划的过程中，用户可以通过该模块设置机器人模型数据和插值的方法，然后将这些参数存入数据库；

所述人机交互模块实现对整个平台的操作，在喷涂机器人可视化仿真过程中，实现所需各种参数的输入和对其它各个模块的控制；

所述数据库模块实现模型数据和喷涂信息数据的存储与管理，系统在获得喷涂工件数据和机器人模型数据后，自动将这些数据存入到相应数据库中；系统运行过程中生成的数据也会自动存入相应数据库中；通过人机交互界面实现对数据库中不同子模块的管理；