[发明专利]具备运动规划功能的工业机器人示教规划器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种示教规划器及其控制方法，特别是涉及一种具备运动规划功能的工业机器人示教规划器及其控制方法。

背景技术

随着计算机集成制造技术从实验室阶段向工厂实用化阶段的迈近，对工业机器人的需求越来越大，机器人自动化生产的市场也越来越大，工业机器人的广泛应用，对人机交互提出了更高的要求，作为机器人控制器重要可选件的示教盒可以提供良好的人机接口界面，具有示教编程，现场监控功能，广泛应用于工业机器人的安全示教、生产操控上。不过目前现有示教盒大部分都是由控制面板和显示屏组成，体积较大，按键较多，示教操作不方便，工作效率不高。并且在与机器人控制器之间还需要通过一台规划控制器，例如工控机，示教盒与工控机连接通信，工控机再与机器人控制器相连，不仅成本较高，而且容易收到工控机带来的电磁干扰，且通信途径繁琐，容易造成系统通信故障，造成安全隐患。因此，设计一种低成本、体积小巧、简便高效、通信可靠、功能集成度高的示教盒有着重大的经济价值和应用前景。

发明内容

针对现有机器人示教盒体积较大，按键较多，操作不便的问题，本发明的目的在于提供一种具备运动规划功能的工业机器人示教规划器及其控制方法。

本发明采用的技术方案是：

一、一种具备运动规划功能的工业机器人示教规划器：

包括核心处理器、程序数据存储器、USB扩展接口、RS-485串口通信接口、以太网通信接口、电源及复位电路和液晶触摸屏；核心处理器分别与程序数据存储器、USB扩展接口、RS-485串口通信接口、以太网通信接口、电源及复位电路和液晶触摸屏连接，核心处理器采用ARM9嵌入式核心处理芯片，以太网通信接口与PC机连接，RS-485串口通信接口与机器人控制器连接。

所述的核心处理芯片采用嵌入式操作系统。

二、一种具备运动规划功能的工业机器人示教规划器的控制方法，包括以下步骤：

S1、新建示教文件或者打开示教文件：如果新建示教文件，则进行步骤S2；如果打开示教文件，则进行步骤S10；

S2、设置机器人的系统参数和示教参数，系统参数包括机器人结构的D-H参数，示教参数包括选择运动模式和速度模式；

S3、在机器人任务空间中控制机器人进行手动示教，根据机器人手动示教的位姿确认任务空间关键点和运行时间，关键点包括指定起点、终点和抓手动作；

S4、利用VAL-Ⅲ语言的编程指令进行示教编程；

S5、进行机器人运动学逆解，把任务空间关键点转换成关节空间经过点，把三维空间轨迹转换成关节空间轨迹；

S6、在关节空间轨迹中插入轨迹中间点，轨迹中间点包括起始点、提升点、下放点和终止点；

S7、根据步骤S6得到的每个轨迹中间点规划轨迹方程；

S8、对步骤S7得到的轨迹方程进行定间隔插值计算，得到机器人控制序列点；

S9、如果示教工作没有结束，则回到S2步骤；如果示教工作结束，则执行下一步骤；

S10、将步骤S8得到的机器人控制序列点通过RS-485串口总线发送到机器人控制器中。

步骤S4中所述的示教编程方式如下：

编程指令由运动指令、操作指令和辅助指令组成；运动指令包括MOVJ、MOVL、MOVC、MOVS；操作指令包括PICKUP、PUTDOWN；辅助指令包括START、END、DELAY。

步骤S7中所述的轨迹方程的规划方式为4-3-4多项式轨迹规划或3-5-3多项式轨迹规划。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

1.采用高性能的ARM9嵌入式微处理器，具有高速的计算能力，集成度高，结构简单,并移植嵌入式Linux操作系统，Linux有着异常丰富的驱动程序资源，支持各种主流硬件设备和最新硬件技术，利用其内核高效稳定，开放源码，较强的多任务管理功能，可以较方便地开发用户程序及各个硬件驱动程序，提高开发效率。

2.采用纯触摸屏的操作方式，提供可靠友好的人机交互界面，体积小巧，便于操控，极大地提高了示教规划器的工作效率。

3.采用具有跨平台特性的图形用户界面开发软件QT，只需一次性开发应用程序，无须重新编写源代码，便可跨不同桌面和嵌入式操作系统部署，可以在PC机上开发编译所需各种功能，通过交叉编译器一次性通过以太网移植到嵌入式操作系统里，简洁方便，便于开发及调试。