[发明专利]一种冲压机器人控制器及其高速平稳控制方法

权利要求书

1.一种冲压机器人控制器，其包括编程单元和控制单元，所述编程单元与控制单元通过网络连接，其特征在于：所述控制单元的处理器为双核芯片，其包括ARM核和DSP核，所述ARM核包括指令集程序模块和可编程逻辑控制程序模块,所述可编程逻辑控制模块用于控制生产设备的动作；所述DSP核包括指令译码模块和轨迹控制模块，所述轨迹控制模块用于规划和控制机械人的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的冲压机器人控制器，其特征在于：所述ARM核和DSP核通过共享存储器连接，共享存储器内设有IO映射区，所述ARM核和DSP核通过所述IO映射区并采用中断方式实现双核之间的数据通信。

3.根据权利要求1所述的冲压机器人控制器，其特征在于：所述轨迹控制模块包括自适应S曲线加减速控制单元，所述自适应S曲线加减速控制单元与指令译码模块连接，所述自适应S曲线加减速控制单元用于计算每个插补周期的机器人运动速度。

4.根据权利要求3所述的冲压机器人控制器，其特征在于：所述轨迹控制模块还包括滑动滤波器，所述滑动滤波器与所述自适应S曲线加减速控制单元连接，用于每个插补周期的机器人运动速度的消除速度突变。

5.根据权利要求4所述的冲压机器人控制器，其特征在于：所述轨迹控制模块还包括多轴联动插补单元，所述滑动滤波器与所述多轴联动插补单元连接，所述多轴联动插补单元根据每个插补周期的机器人运动速度计算出各轴运动增量，实现第一次多轴联动插补计算。

6.根据权利要求5所述的冲压机器人控制器，其特征在于：还包括硬插补模块，所述硬插补模块与所述多轴联动插补单元连接，所述硬插补模块根据第一次多轴联动插补计算结果，进行第二次多轴联动插补计算。

7.根据权利要求6所述的冲压机器人控制器，其特征在于：所述第一次多轴联动插补计算采用数字增量式积分器(DDA)算法获得采样周期的各轴数字值，所述第二次多轴联动插补计算采用FPGA插补芯片并且应用脉冲式DDA算法产生出均匀化的指令脉冲信号。

8.一种冲压机器人控制器的高速平稳控制方法，其包括以下步骤：

S1：通过编程单元输入冲压路径参数到指令集模块中，其中指令集模块将轨迹指令传送到指令译码模块中进行二进制转后、指令解析和数据预处理等计算；指令集模块将逻辑控制指令传送到可编程逻辑控制模块中；

S2：指令译码模块将处理完的指令信息传送到自适应S曲线加减速控制单元中，自适应S曲线加减速控制模块根据指令译码模块送来的运动数据，计算每个插补周期的机器人运动速度；同时利用滑动滤波器消除速度突变，并将运动速度信息传送到多轴联动插补单元中；

S3：多轴联动插补单元根据S2传来的速度信息，采用数字插补方法计算各轴运动增量；

S4：多轴联动插补单元将S3中各轴运动增量数据信息送到IO映射区，同时将各轴运动增量数据信息送到FPGA模块插补模块中产生伺服控制脉冲信号，并传送到驱动器中，驱动器驱动冲压机器人运动；

S5：IO映射区将收到的各轴运动增量数据信息传送到可编程逻辑控制模块中；

S6：生产线设备将状态数据传送到可编程逻辑控制模块中，可编程逻辑控制模块根据接收到的逻辑控制指令、生产设备线的状态数据和各轴运动增量数据信息，完成冲压机器人与生产线设备的协调控制。

9.根据权利要求8所述的冲压机器人控制器的高速平稳控制方法，其特征在于：实现步骤S2中的机器人加减速控制的具体步骤为：

1)机器人末端坐标系下最大允许速度和最大允许加速度的计算；

2)相邻段转接处最大允许速度的计算；

3)加减速时间常数自适应的计算；

4)基于滑动滤波的S加减速控制。