[发明专利]一种基于G代码编程的六轴机械手运动控制方法

摘要

本发明涉及一种六轴机械手的操作方法，尤指一种利用G代码作为中转实现六轴机械手运动自动编程的一种基于G代码编程的六轴机械手运动控制方法，包括以下步骤1）构建六轴机械手在3D环境下的可视化模型，2）在matlab仿真控制平台中建立六轴机械手仿真虚拟运动，3）通过Auto CAD/MasterCAM绘图后依循路径轨迹生成G代码，4）利用生成的G代码结合六轴机械手运动特点规划运动路径，5）依照六轴机械手的运动规划编程生成指令代码，然后进行交互模拟仿真运动，6）通过干涉试验克服干涉问题，7）六轴机械手在实际环境中完成自动加工操作；本发明加工运动精度高，并有效克服或预防自动控制时的可能发生的干涉问题。

主权项

一种基于G代码编程的六轴机械手运动控制方法，其中，六轴机械手上设有六个自由度运动机构，构成若干关节部与末端指节部，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：1）构建六轴机械手在3D环境下的可视化模型，取六轴机械手建模模型底部的一个极点为笛卡尔空间坐标系内的基准原点，然后分别以六个自由度运动机构的动力起始面插入独立的基准面，从始到末的基准面分别为M1、M2、M3、M4、M5、M6，再然后标记静态下六轴机械手的动力连接关节与末端执行指节的原始坐标，并记录为坐标数集，最后逐步读取整体的几何信息；2）在仿真控制平台中创建六轴机械手加工运动时的仿真虚拟3D环境，导入六轴机械手可视化模型，创建六轴机械手加工运动过程中的动作路径以建立仿真虚拟运动，同时记录六个自由度运动机构运转时各自的运动路径、运动时间与运动载荷，以分析六轴机械手运动的力学性能以测试六轴机械手运动的位姿幅度、运动速度与负荷能力；3）根据步骤2）创建的仿真虚拟运动，通过Auto CAD软件绘制六轴机械手虚拟运动时产生的立体化路径轨迹，然后采用Master CAM软件依循路径轨迹生成G代码；4）利用步骤3）生成的G代码结合六轴机械手的六个自由度运动机构各自的运动特点，分别单独抽取并优化规划六个运动机构的运动路径与运动时间，分别以六个基准面为基准，将六个运动机构的运动路径产生的坐标数集变化对比原始坐标数集，并根据坐标数集变化过程转换为运动指令、根据耗时过程结合坐标变化通过运动学求解得出速度从而转换为速度指令，最后综合路径G代码与优化规划的执行指令从而编程生成六个自由度运动机构运动时路径与速度结合的指令代码；其中的坐标数集变化过程产生的运动指令还包括定点定位控制的运动指令和自动传感控制的运动指令；5）依照六轴机械手从关节到指节的运动规划次序，编程生成各个自由度运动机构连贯的指令代码，然后在仿真控制平台中，输入生成的指令代码并控制六轴机械手根据指令代码输出模拟仿真运动，同时检测根据指令代码实现的运动路径与原始创建的运动路径是否一致；6）进行干涉试验：所述六轴机械手连接关节之间的驱动端设定感应模块、辨识模块、分析模块、距离传感模块、规避模块、定点模块，且末端指节部设定有压力传感器；然后在仿真控制平台中构设关于六轴机械手的障碍物靠近干涉、超负载干涉、定位误差干涉的仿真虚拟场景；在干涉试验中，通过六轴机械手的各单元模块实现智能辨识控制，当驱动端感应到外来物时根据程序自动识别是否为障碍物并适当移位规避或者定位就绪；当驱动端在检测定位时出现误差偏大的问题时，通过在控制端重新纠正错误路径，使其定点到位再恢复原进程路径；当压力传感器识别到运动承载的应力超负载时，控制端重新调整运动承压；以此克服干涉问题；7）储存步骤1）‑6）生成完整的执行指令代码以及智能反馈控制程序，实体化六轴机械手通过指令代码与智能识别能力，在实际加工环境中对待加工产品完成自动加工与运输操作。