[发明专利]用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统

说明书

用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统，PC端APP安装在用户的Windows电脑上；PC端APP系统包括依次连接的交互界面模块、APP主控模块、轨迹优化模块、控制文件生成模块，控制文件生成模块通过文件传输协议FTP将控制代码文件下载到工作机械臂中，工作机械臂完成优化后的示教工作；APP主控模块与检测工作机械臂的运动参数的数据采集器以WiFi通信连接。本发明用于六自由度机械臂示教系统的操作控制和参数设置，用户在Windows系统的电脑上下载和安装PC端APP。PC端APP控制示教数据采集的开始和停止，并无线接收来自数据采集器的角度信息，再结合正逆运动学公式和笛卡尔轨迹规划算法对示教轨迹进行优化，最后生成控制代码文件用以控制工作机械臂完成优化后的示教作业。

技术领域

本发明涉及一种机械臂示教控制器系统，尤其是一种用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统。

背景技术

随着各行业对工业机器人的广泛使用，他们期望机器人可以在最短时间，以更简单的方式，完成更加复杂的任务，尤其是喷涂、焊接、抛光打磨等轨迹规划复杂的行业。目前工业机器人的使用，距离实现完全智能化还有一段距离，大多数任务的完成主要依靠示教——再现形式实现，那么如何实现示教依然是机器人执行加工任务前的一项重要工作。示教——再现中的“示教”顾名思义为示范教导的意思，即在机器人正常加工之前，操作者利用某种交互方式示范执行加工任务时所需动作，并且将示教过程记录在存储器中。“再现”即对示教的过程重现，利用存储器中的数据，经过一定的转换，并经由机器人的驱动器、控制器实现机器人对工件的加工动作。示教-再现的工作，一般包括示教轨迹点的位置、姿态，运动过程中的速度、加速度。

传统的工业示教系统多数采用控制器控制和APP有线控制。用控制器对于机器人进行示教，需要操作者具备专业的机器人操作技能，不同厂家制造的控制器规格是不同的，操作培训周期较长，控制器损坏后不易维修。有线的APP控制需要复杂的接线工作，并且连接线长度也限制了示教工作的空间，也不具有数据保密性。并且现在的控制器和控制APP没有引入轨迹优化算法，最终工作机械臂执行的示教轨迹不平滑，机械臂末端工作速度变化不均匀，不能达到预期的工作要求。大部分示教控制器系统都没有良好人机交互性能，无法实时反馈采集数据，修改采集频率和轴地址不方便，因此不能让用户有良好的操作体验，无法达到较好的示教效果。因此需要用一种有良好交互性的PC端APP来无线控制示教的整个过程，并且保证最后的示教轨迹能够更加平滑稳定。

目前，针对工业机械臂示教控制器系统的设计主要集中在控制器和有线APP设计等方面，针对无线通信控制和示教轨迹优化方面的研究较少。朱茂娟、王林冰、曾奇等提出一种机器人及其示教通信系统(朱茂娟，王林冰，曾奇等.机器人及其示教通信系统:中国，205620710[P].2016-01-04),实现了示教采集器与控制器之间的数据通信，但是通信方式是有线的，具有空间局限性且缺少保密性；陈恳、任书楠、王国磊等提出了一种工业机器人示教系统(陈恳，任书楠，王国磊等.工业机器人示教系统:中国，104700705[P].2015-06-10)，该系统能够完成示教采集、数据通信和示教控制，但是没有对示教轨迹进行优化，不能满足高精度的工业生产要求；夏泽洋、邓豪、翁少葵等提出一种机器人示教系统及其控制方法(夏泽洋，邓豪，翁少葵等.机器人示教系统及其控制方法:中国，105058396[P].2015-11-18)，详细介绍了机器人的示教过程，但是没有设计良好交互性能的APP，用户操作繁琐不便。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，本发明提出一种用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统。

首先该系统具有人性化的操作界面，让不同的用户都能够方便地进行示教过程的各种操作和设置，并显示各种数据和参数供用户直观跟踪整个示教过程；其次该系统引入了笛卡尔轨迹规划算法，使得最终的示教轨迹更加平滑，末端执行器速度变化更加均匀；最后该系统可以生成控制工作机械臂执行示教轨迹的代码文件，一次示教即可供多台工作机械臂无限次执行该示教作业。

本发明为解决现有技术问题所采用的技术方案是：