[发明专利]一种基于运动控制器的SCARA机械手控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械手控制技术领域，尤其是指一种基于运动控制器的SCARA机械手控制方法。

背景技术

随着工业化进程的发展,生产自动化水平的提高，工业机器人的应用越来越广泛；在焊接、搬运、装配、喷涂、码垛等工业应用领域发挥着越来越重要的作用。当前，SCARA 机械手广泛应用于电子、汽车、塑料、食品等工业领域，其主要职能是完成搬运和装配工作。随着加工工艺的复杂性与精确性不断提升，SCARA 机械手在流水线上经常需要与其他工业设备协同作业，难免会出现与障碍物发生碰撞的危险。因此，对工作范围内存在障碍物的SCARA 机械手的运动轨迹进行规划便显得尤为重要。轨迹规划是指给定环境的障碍物条件，以及起始点和目标点位置，要求选择一条从起始点到目标点的路径，使SCARA 机械手能安全、无碰撞地通过所有的障碍物。

现有的SCARA 机械手普遍采用基于嵌入式控制系统+运动控制芯片的架构体系，例如采用嵌入式DSP，其开发周期长，采用脉冲控制方式，抗干扰能力弱；每次运动到不同的运动位置，都要根据插补精度计算出每个插补点的位置，计算繁琐且工作量大；并且需上位机（如电脑等）给定指定位置才能够动作。可见，现有技术中的SCARA控制系统技术难度高，开发周期长，成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种基于运动控制器的SCARA机械手控制方法，通过结合采用运动控制器和工业触摸屏，有效简化运动算法，从而实现对SCARA机械手的控制，解决现有SCARA控制系统技术难度高，开发周期长，成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于运动控制器的SCARA机械手控制方法，包括有运动控制器和工业触摸屏，所述运动控制器通过以太网通信口与触摸屏通信，控制方法步骤如下：

步骤1：用户通过触摸屏规划SCARA机械手运动轨迹及其对应的运动参数，并将所述的运动轨迹和参数保存至运动控制器中；

步骤2: 所述运动控制器根据所述轨迹规划方式对应的算法对SCARA 机械手的实际运动轨迹进行运算，在虚拟轴所建立的直角坐标系中将其运动轨迹模拟出来，并从虚拟轴获取到直角坐标                                                ，然后再将虚拟轴的直角坐标转换成SCARA机械手的旋转坐标；

步骤3: 得到SCARA机械手的旋转坐标位置后，与机械手当前每个电机轴位置比较得到差值，并根据差值计算出各个电机轴在下一周期的位置与旋转速度；

步骤4；运动控制器采用电子凸轮控制方式，将步骤3得到的位置和速度赋给电子凸轮参数，以给定的速度旋转到目标位置，得到SCARA机械手的实际运动轨迹信息，并将所述实际运动轨迹信息发送至SCARA机械手。

优选的，所述步骤1中的运动轨迹包括点到点、直线插补和圆弧插补运动轨迹。

进一步的，当所述的运动轨迹是点到点运动时，所述参数包括终点坐标、旋转速度以及SCARA机械手的姿态；当所述运动轨迹是直线插补运动时，所述参数包括终点坐标和插补速度；当所述运动轨迹是圆弧插补运动时，所述参数包括终点坐标、圆心坐标或圆弧半径亦或圆弧上的点以及圆弧插补速度。

再进一步的，所述步骤2中将虚拟轴直角坐标转换成旋转坐标的步骤如下:步骤2.1：当所述运动轨迹是直线插补时，则在虚拟坐标系中，按照指定的加减速和速度，以直线插补方式启动虚拟轴从当前位置移动至终点位置，然后执行步骤2.3；

步骤2.2：当所述运动轨迹是圆弧插补时，则在虚拟坐标系中，按照指定的加减速、速度以及圆心或者半径亦或圆弧上的点，以圆弧插补方式启动虚拟轴从当前位置移动至终点位置，然后执行步骤2.3；

步骤2.3：在虚拟轴所建立的直角坐标系中，按步骤2.1或步骤2.2给定的运动轨迹以及参数将虚拟轴移动至终点坐标；同时开启每个扫描周期获取虚拟轴的位置，将得到的虚拟轴的位置转换成SCARA机械手各电机轴的旋转位置。

其中，所述步骤2.3具体转换方法如下：

步骤2.3.1：将转换成，

设SCARA机械手的第1臂、第2臂的臂长分别为A、B，则斜边C的边长为，

根据余弦定理得

,

；

步骤2.3.2：判断目标点所在的象限

  当，目标点在第一、二象限，得到斜边与坐标系的夹角为；