[发明专利]一种再制造机器人控制器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种再制造机器人控制器及其控制方法，属于智能制造领域。为了满足高速再制造生产线对机器人多轴联动快速运动的要求，该控制器的思路是在双核处理器环境下将机器人轨迹控制与逻辑控制功能集成在一起，并通过共享存储器建立IO映射器进行状态数据通信与运动协作，简化了控制器的结构，并且能够同时实现逻辑控制和轨迹控制。本发明还提供了一种基于上述控制器的控制方法，其通过软硬结合方式和基于滑动滤波的自适应S加减速控制方法来完成多轴联动插补控制。这种控制器可在各类再制造生产线的机器人系统中应用，实现高速平稳运动控制。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，主要涉及一种再制造机器人控制器及其控制方法。

背景技术

国际上一些发达国家结合激光加工和机器人技术，开展激光熔覆再制造技术研究。由于再制造损伤构件具有多样化、小批量和个性化等特点，难以通过编制固定的机器人工作程序来实现修复生产。目前，市场上还没有专门的面向再制造的机器人控制系统，都是采用的通用机器人控制器，另外目前还没有解决机器人的智能自动编程技术。

本发明主要针对再制造过程复杂轨迹的高效平稳加工问题，利用双核结构集成了机器人轨迹控制与逻辑控制，采用自适应S加减速控制方法实现了高速平稳运动控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术上的不足，提供了一种再制造机器人控制器，可实现机器人高速平稳运动控制。本发明采用以下技术方案：

一种再制造机器人控制器，所述控制器包括参数化编程模块、指令集模块、指令译码模块、带滑动滤波器的自适应S曲线加减速控制模块、多轴插补控制模块、可编程逻辑控制模块和FPGA插补芯片：

参数化编程模块输入冲压路径参数给指令集模块，轨迹指令送到指令译码模块完成二进制转换、指令解析、运动数据预处理的计算，逻辑控制指令送到可编程逻辑控制模块；

自适应S曲线加减速模块根据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；

多轴插补模块采用数字插补方法计算各轴运动增量，将各轴运动增量送到FPGA插补芯片中产生伺服控制脉冲信号；

可编程逻辑控制模块根据接收的逻辑指令与生产线设备状态数据，完成机器人与生产线的协作控制。

优选的，机器人的轨迹控制与逻辑控制运算集成在一个双核处理器中，DSP核负责机器人多轴轨迹规划与控制，ARM核负责逻辑控制；在共享存储器中建立一个IO映射区作为轨迹控制器与可编程控制器的软接口，在IO映射区上设置轴状态、IO状态、工作方式的IO映射器信息，并使用中断方式实现双核间的数据通信。

优选的，所述的机器人控制器采用基于滑动滤波的自适应S加减速控制方法，利用机器人各关节所允许的最大速度、最大加速度和最大加加速度的约束条件，根据各段轨迹的起点速度v_s和终点速度v_e的绝对差值|v_s-v_e|，自适应调整加减速时间常数，并采用滑动滤波方法消除S加减速算法过程中各加工段的速度跳变。

优选的，采用软硬件相结合方式实现机器人运动规划，先利用软件模块进行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，为了保证精度使用了3字长的定点运算，同时对余数进行了累加补偿处理；第二次插补使用了FPGA插补芯片，采用了脉冲式DDA算法产生出均匀化的指令脉冲信号。

本发明的有益效果：

1、本发明的再制造冲压机器人控制器，能够满足高速再制造生产线对机器人多轴联动快速运动、与再制造作业设备协作控制及体积小型化的要求，实现高速平稳运动控制。