[发明专利]一种Delta机器人分布式控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制系统，尤其涉及一种Delta机器人分布式控制系统及控制方法。

背景技术

Delta机器人为一种典型的并联型机器人，由于其基座平台和运动平台都呈三角形而得名。Delta机器人由上下两个三角形平台组成，上方为固定平台，下方为运动平台，固定平台通过3条完全相同的运动链连接运动平台，每条运动链由1个杆件和1个平行四边形闭环机构组成，Delta机器人的运动平台始终与固定平台保持平行，只保留了空间的3个平移自由度，Delta机器人的特点是机构刚度强、承载能力大、精度高、自重负荷比小、动力性能好，是应用最为广泛的并联机器人。

由于Delta机器人结构和动作原理的特殊性，电机的运行位置与机器人末端执行器的位置无法简单直观的进行对应，已知末端执行器的位置，求取各个关节电机的运行位置，称之为反解，反解的计算比较复杂，因此控制机器人动作需要专用的控制器，目前主流的技术有以下两种：

1、基于PC+运动控制卡的方案：逻辑控制和Delta机器人相关的数学计算在PC平台上进行，运动控制卡在每个控制周期将计算的结果通过脉冲或者通讯总线发送给伺服电机驱动器；

2、基于专用运动控制器的方案：在运动控制器中采用比较高端的处理器，完成逻辑控制和Delta机器人相关的数学计算，在每个控制周期将计算的结果通过脉冲或者通讯总线发送给伺服电机驱动器。

然而，在上述现有技术中，存在以下问题：首先，现有技术属于集中控制，控制器需要进行周期性的反解计算，对处理器的计算能力要求很高；其次，使用脉冲周期性通讯，控制器和每一台电机驱动器都要连接脉冲线，在现场很容易受到干扰，出现干扰时排查和解决都比较困难，接线数量也较多；再次，使用高速现场总线周期性通讯，对总线的传输带宽要求比较高，需要选择高性能高成本的总线，实现方案复杂。

近年来，随着半导体技术的飞速发展，嵌入式CPU处理能力越来越强，存储空间越来越大，这使得电机驱动器在完成电机控制相关计算的前提下有富余的资源。但是目前电机驱动器富余的资源多用于增强电机的驱动性能，从系统的角度来看，驱动器CPU性能的提升并没有降低控制器CPU的压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种降低对主站计算能力的要求、降低对总线的带宽需求、降低布线和排查难度、提高抗干扰能力的Delta机器人分布式控制系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种Delta机器人分布式控制系统，所述Delta机器人包括有固定平台，所述固定平台下方设有运动平台，所述固定平台与运动平台通过三组驱动臂连接，所述Delta机器人分布式控制系统包括有主站和从站，其中：所述主站内设有用户程序模块、PTP命令执行模块、Delta反解计算模块、通讯控制模块、虚拟主轴模块、电子凸轮模块和电机控制模块，其中，所述用户程序模块用于执行用户编写的逻辑程序，该逻辑程序包含定位指令，在执行定位指令时，PTP命令执行模块获取指令中的目标点坐标，并发送到Delta反解计算模块，Delta反解计算模块对目标点的坐标进行一次反解计算，得出目标点对应的各个轴的位置，本轴位置直接发送给本轴的电子凸轮模块，其他轴的位置通过通讯控制模块发送给各个从站，之后虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动各轴的电子凸轮运行；所述从站内设有电机控制模块、电子凸轮模块和通讯模块，所述通讯模块接收到本轴目标位置后，将参数传递给电子凸轮模块，电子凸轮模块根据这些参数，计算对应的电子凸轮曲线并保存到凸轮表，接收到虚拟主轴时，根据凸轮表周期性的计算本周期应该发出的周期脉冲量，电机控制模块每个周期接收电子凸轮模块的输出信号，控制电机运行。

优选地，所述主站中：所述用户程序模块供于用户编程，在程序的控制下调用Delta机器人定位指令，定位指令包括直接坐标系下末端执行器的X、Y、Z坐标以及末端执行器的旋转角度等参数，用户程序模块在定位指令生效后将这些参数传递给PTP命令执行模块；所述通讯控制模块用于将参数打包发送到对应的电机驱动器；所述虚拟主轴模块用于在插补运行中周期性的发出数量和速度可控的虚拟主轴。