[发明专利]一种冲压机器人控制器及其高速平稳控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，主要涉及一种冲压机器人控制器及其高速平稳控制方法。

背景技术

冲压机器人一种用于实现冲压生产线零件上下料的工业机器人，与一般的搬运工业机器人相比，需要有较强的负载能力、较大的柔性以及较高的运行速度，冲压机器人控制器则是用于控制冲压机器人达到上述要求的控制设备。

目前，市场上已有的冲压机器人控制器的大多数采用PLC控制，不能实现机器人的多轴运行轨迹优化和加减速的控制，导致机器人不能实现高速平稳运行，降低了冲压机器人的冲压效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用单芯片双核结构、将轨迹控制和逻辑控制功能集成在一起的冲压机器人控制器。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种冲压机器人控制器，其包括编程单元模块和控制单元，所述编程单元与控制单元通过网络连接，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核包括指令集模块和可编程逻辑控制模块,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；所述ARM核和DSP核互相连接通信。

与现有技术相比，本发明提供的冲压机器人控制器，其将机器人的轨迹控制与逻辑控制功能集成到一个处理芯片上，形成单芯片双核的控制器结构，简化了冲压机器人控制器的结构，同时强化了冲压机器人的功能，提高了机器人的工作效率。

优选的，控制模块利用共享存储器设有IO映射区，所述ARM核和DSP核通过所述IO映射区实现数据通信；所述ARM核和DSP核通过所述IO映射区并且采用中断方式实现双核之间的数据通信，ARM核向DSP核传送数据时，ARM核将数据和标记写入到IO映射区，DSP核收到中断请求，开始进入中断服务程序，中断服务结束后设置中断标志，完成ARM核向DSP核的数据传送；DSP核向ARM核传送数据时，ARM核首先注册中断，然后关联中断号和事件句柄，ARM核进入中断服务程序，中断服务结束后设置中断标志，完成数据交换。

优选的，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，实现冲压机器人的平稳运动控制。

进一步的，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，确保达到平稳控制的目的。

优选的，所述轨迹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，即对冲压机器人进行软插补计算。

进一步的，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，即对冲压机器人进行硬插补计算，即对冲压机器人进行精插补，所述硬插补模块为FPGA插补模块。

优选的，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；采用多轴联动插补单元软插补计算和FPGA插补芯片硬插补计算的软硬件双级插补实现了机器人高速控制，提高了冲压机器人的冲压效率。

本发明还提供一种采用上述冲压机器人控制器的高速平稳控制方法，其步骤包括：

S1：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换、指令解析和数据预处理；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曲线加减速控制单元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；