[发明专利]用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统

摘要

用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统，PC端APP安装在用户的Windows电脑上；PC端APP系统包括依次连接的交互界面模块、APP主控模块、轨迹优化模块、控制文件生成模块，控制文件生成模块通过文件传输协议FTP将控制代码文件下载到工作机械臂中，工作机械臂完成优化后的示教工作；APP主控模块与检测工作机械臂的运动参数的数据采集器以WiFi通信连接。本发明用于六自由度机械臂示教系统的操作控制和参数设置，用户在Windows系统的电脑上下载和安装PC端APP。PC端APP控制示教数据采集的开始和停止，并无线接收来自数据采集器的角度信息，再结合正逆运动学公式和笛卡尔轨迹规划算法对示教轨迹进行优化，最后生成控制代码文件用以控制工作机械臂完成优化后的示教作业。

主权项

用于六自由度机械臂示教控制的PC端APP系统，其特征在于：PC端APP安装在用户的Windows电脑上；所述的PC端APP系统包括依次连接的交互界面模块、APP主控模块、轨迹优化模块、控制文件生成模块，控制文件生成模块通过文件传输协议FTP将控制代码文件下载到一个或多个工作机械臂中，工作机械臂完成优化后的示教工作；APP主控模块与检测工作机械臂的运动参数的数据采集器以WiFi通信连接；各模块的具体构成是：交互界面模块，用于用户对整个示教系统进行设置和操作，以及显示示教系统的各种相关参数和数据；通过PC端APP的交互界面，用户可以设置要连接的WiFi热点的IP地址和网络端口号、示教机械臂各个关节内的编码器的正反向标定、角度数据的采集频率、示教机械臂各个轴的轴地址、所使用的机械臂型号以及控制代码文件的下载路径等，并将这些设置参数传给APP主控模块处理；用户还能在PC端APP的交互界面进行WiFi通信的连接和断开、角度数据采集的开始和停止、生成控制代码文件、查询数据采集器就绪状态、查询角度数据采集频率和周期以及查询示教机械臂各轴的轴地址等操作，这些操作指令会传给APP主控模块进行处理；交互界面还会对所有能设置的参数和采集得到的角度数据进行显示，这些参数和数据从APP主控模块得到；APP主控模块，是PC端APP的通信中枢和控制中枢，对各种数据、参数和指令进行收发和处理；APP主控模块可以控制PC端APP通过WiFi通信与数据采集器建立通信连接；可以从交互界面模块接收到参数设置指令和操作指令，进行处理后生成相应通信协议的控制指令，并通过WiFi通信发送给数据采集器和通过网络通信控制仿真模块；能够通过WiFi通信接收来自数据采集器的角度数据和参数信息，将实时角度数据和参数信息传给交互界面显示，并在示教结束后(即停止数据采集后)生成示教机械臂的各个关节的运动角度数据包，将角度数据包传给轨迹优化模块进行优化和通过网络通信发给仿真模块进行仿真；轨迹优化模块，接收来自APP主控模块的示教机械臂的各个关节的运动角度数据包，结合当前所使用的机械臂型号的结构参数，根据D‑H参数建模方法建立机械臂每个杆件在各个关节处的笛卡尔坐标系，利用正运动学公式求解末端执行器相对固定参考坐标系的位置和姿态，求出多组解后即得到了示教轨迹；再对示教轨迹使用笛卡尔轨迹规划算法进行轨迹优化；最后利用逆运动学公式结合当前所使用的机械臂型号的结构参数对优化后的轨迹求其关节空间中各关节的关节变量，即可获得到每个采集时刻优化后的运动角度数据包；可将角度数据包发给仿真模块进行仿真，并且发给控制文件生成模块进行控制代码文件生成；仿真模块，使用RoboDK仿真软件，模拟工作机械臂的工作轨迹执行情况；PC端APP可以将采集得到的示教过程中示教机械臂的各个关节的运动角度数据包直接通过网络通信传输给RoboDK，RoboDK软件中的虚拟工作机械臂会执行相应的示教运动轨迹；能够对采集得到的示教过程中示教机械臂的各个关节的运动角度数据包在轨迹优化模块中进行优化后，再通过网络通信将优化后的运动角度数据包传输给RoboDK，RoboDK软件中的虚拟工作机械臂就会执行相应的优化后的示教运动轨迹；当确定RoboDK软件中执行的优化后的示教运动轨迹是满足工作需求的后，再让控制文件生成模块生成控制实际工作机械臂完成工作所需的控制代码文件；控制文件生成模块，生成控制实际工作机械臂完成工作所需的控制代码文件；其输入是轨迹优化模块对采集得到的示教过程中示教机械臂的各个关节的运动角度数据包进行优化后的运动角度数据包；若仿真模块肯定了优化方案的可行性，则控制文件生成模块在收到优化后的运动角度数据包后，就将其转化为可以控制实际工作机械臂执行工作的控制代码文件；再通过FTP(文件传输协议)将控制代码文件下载到一个或多个工作机械臂中，由工作机械臂完成优化后的示教工作。