[发明专利]一种工业机器人的控制系统及精度补偿方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人的控制系统及精度补偿方法，所述系统包括控制终端、PLC模块、激光跟踪仪和工业机器人；PLC模块分别与控制终端和工业机器人通信连接，激光跟踪仪与控制终端通信连接。通过控制终端中的上位机组态软件生成控制指令并发送至PLC模块；PLC模块用于控制工业机器人执行相应动作；通过激光跟踪仪采集工业机器人实际位姿信息，并与目标位姿相比较，利用控制终端内的算法进行精度补偿以达到较高的位置精度。本发明通过PLC模块实现控制终端与工业机器人之间的通信并完成相应的精度补偿，整个系统能合理分配数据处理任务和动作执行任务，提高了工业机器人的工作效率及定位精度。

技术领域

本发明属于工业自动化软件控制技术领域，具体涉及一种工业机器人的控制系统。

背景技术

随着经济社会的发展，对工厂生产效率及产品质量的要求越来越高。而目前，随着产业进一步升级，工厂生产线引入机器人取代人工操作有着极大的现实价值。然而现有实现方式中，PC与机器人直接通信时，存在占用过多机器人处理器运算资源和内存资源的问题，造成整个系统效率及产品质量的下降。针对这一主要问题，本发明提出了——一种工业机器人的控制系统及精度补偿方法，以提高工业机器人的工作效率及定位精度。

发明内容

本发明设计了一种工业机器人的控制系统及精度补偿方法，其目的是为了提高工业机器人的工作效率及定位精度，以解决现有技术中存在的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种工业机器人的控制系统，所述的控制系统包括控制终端、PLC模块、激光跟踪仪和工业机器人；PLC模块分别与控制终端和工业机器人通信连接，激光跟踪仪与控制终端通信连接；控制终端用于通过上位机组态软件生成控制指令，并将控制指令发送至PLC模块；PLC模块用于控制工业机器人执行相应动作；激光跟踪测量系统用于采集工业机器人的实际位姿并反馈至控制终端，控制终端还用于对比实际位姿与目标位姿，利用控制算法进行精度补偿以达到较高的位置精度。

进一步地，所述控制终端与PLC模块之间通过TCP协议进行通信；所述控制终端与激光跟踪仪之间通过RJ45电缆(网线)进行通信；所述PLC模块与工业机器人之间通过Profibus-DP协议进行通信。

进一步地，所述PLC模块还用于根据控制指令修改寄存器的数据值，以供工业机器人从寄存器中读取数据值，数据值用于控制工业机器人执行相应动作。

进一步地，所述激光跟踪测量系统包括激光跟踪仪、控制器、反射器(靶镜)和测量附件。

进一步地，所述精度补偿是通过激光跟踪仪采集工业机器人动作后的实际位姿跟目标位姿相比较，利用控制算法计算得到补偿后的关节角，通过上位机组态软件编程传输至PLC模块并作用于工业机器人以达到较高的定位精度。

进一步地，所述控制算法采用N-R迭代算法。

本发明实施例的第二方面提供了一种工业机器人的精度补偿方法，所述方法包括：选定一组目标位姿p_m，利用机器人运动学逆解方法获得与之相对应的名义关节角组合，记为θ_m；

运用机器人定位误差模型，将其求得的位置、角度偏差值与名义关节参数相结合，得到工业机器人在实际参数作用下的机器人实际位姿p_n，再次利用运动学逆解方法求解p_n相对应的关节角变量θ_n；

设关节角的初始估计值为Δθ_i，且Δθ_i＝θ_n-θ_m，令Δp＝p_m-p_n，可以得到：

使用N-R迭代算法，对上式进行迭代运算，设定最终的迭代精度值ε，对关节角都进行补偿，即：