一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。目前，世界工業(yè)機器人裝機總量已達到一百多萬臺。以汽車制造業(yè)為例，每萬名生產(chǎn)工人占有機器人的數(shù)量，日本為1710臺，意大利為1600臺，法國為1120臺，西班牙為950臺，美國為770臺，中國還不到90臺。如果考慮到制造業(yè)整體對機器人的需求，中國工業(yè)機器人市場潛力巨大。在2014年，中國已成為全球最大的工業(yè)機器人消費國，預計到2015年，中國機器人市場需求量將達3.5萬臺，將近占全球總量的20%。
[0003]隨著人口紅利的逐漸下降，工業(yè)機器人越來越廣泛的應用于點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、碼垛等行業(yè)中，因此如何為企業(yè)培養(yǎng)更多的人才亟待解決。但是，由于目前機器人動輒幾十萬的價格，部分高校、職?；蛘咝∑髽I(yè)教學設施配套不足，對機器人的教學還是停留在書本上，難以形成比較系統(tǒng)的教學。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種廉價方便的工業(yè)機器人教學仿真方案，即一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)及其控制方法，以解決工業(yè)機器人教學難的問題。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)，包括仿真教學設備和工業(yè)機器人設備，所述仿真教學設備包括手持示教器、控制器和PC機，手持示教器是仿真教學設備的人機交互部分，所述手持示教器利用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡與PC機進行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)傳輸，操控手持示教器輸出信號至PC機中，PC機即可仿真機器人動作，同時，PC機將仿真機器人的狀態(tài)信息實時反饋給手持示教器；
[0007]所述手持示教器利用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡與控制器相連，操控手持示教器輸出信號控制工業(yè)機器人設備執(zhí)行相應的動作，并將執(zhí)行后的工業(yè)機器人設備的當前狀態(tài)信息經(jīng)控制器處理后發(fā)送到手持示教器上，手持示教器收到信息后更新手持示教器的狀態(tài)顯示和參數(shù)顯示。
[0008]PC機中提供不同行業(yè)應用的工藝包，方便根據(jù)不同的需求和工藝調(diào)整教學仿真的內(nèi)容；PC機內(nèi)置的教學軟件，是仿真教學設備的執(zhí)行部分，真實的模擬機器人的動作和姿
??τ O
[0009]一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0010]I)初始化:包括手持示教器初始化、PC機初始化、控制器初始化；
[0011]2)當操控仿真機器人時，PC機讀取本地的仿真機器人配置文件、示教文件、全局位置點、錯誤日志的數(shù)據(jù)，通過TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡連接到手持示教器，并將仿真機器人配置文件、示教文件、全局位置點、錯誤日志的數(shù)據(jù)發(fā)送到手持示教器，等待讀取手持示教器的機器人運動指令或者機器人狀態(tài)配置指令；
[0012]當操控工業(yè)機器人設備時，控制器實時準備接收手持示教器所發(fā)出的指令；
[0013]3)操控手持示教器:
[0014]進入操作界面:用戶進行文件管理、程序示教、參數(shù)配置、坐標系管理和1邏輯管理操作，手持示教器轉(zhuǎn)換成示教文件和機器人運動指令，所述機器人運動指令包括位置點信息類型和運動軌跡類型；
[0015]當操控仿真機器人時，則示教文件和機器人運動指令通過TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡發(fā)送給PC機，用戶進行參數(shù)配置、坐標系管理和機器人當前狀態(tài)設定的操作，轉(zhuǎn)換成機器人參數(shù)配合和狀態(tài)指令，通過TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡發(fā)送給PC機；
[0016]當操控工業(yè)機器人設備時，則示教文件和機器人運動指令通過TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡發(fā)送給控制器，用戶進行參數(shù)配置、坐標系管理和機器人當前狀態(tài)設定的操作，轉(zhuǎn)換成機器人參數(shù)配合和狀態(tài)指令，并發(fā)送給控制器；
[0017]4)接收手持示教器的指令后，判斷讀取的指令是否為運動指令；
[0018]當讀取的指令為運動指令時，則位置點信息類型的運動指令會實時的通過機器人的正逆解完成各個關(guān)節(jié)的角度值和機器人當前的位置和姿態(tài)的轉(zhuǎn)換，以確定機器人當前的位置和姿態(tài)，運動軌跡類型的運動指令根據(jù)PTP軸運動、Lin直線運動、Cric圓弧運動的不同的運動插補方式規(guī)劃運動的軌跡，結(jié)合位置點和運動軌跡計算出每一步的插補值，在操控仿真機器人時，更新PC機中仿真機器人的位置和姿態(tài)，并將仿真機器人實時的運動位置和狀態(tài)發(fā)送給手持示教器；在操控工業(yè)機器人設備時，則更新工業(yè)機器人設備的位置和姿態(tài)，并將工業(yè)機器人設備實時的運動位置和狀態(tài)發(fā)送給手持示教器；
[0019]當讀取的指令為參數(shù)配置和狀態(tài)指令時，對于操控仿真機器人時，PC機則更新仿真機器人狀態(tài)和配置仿真機器人參數(shù)，將其更新到PC機的仿真機器人規(guī)劃和仿真機器人狀態(tài)中，并向手持示教器實時的發(fā)送當前的狀態(tài)；對于操控工業(yè)機器人設備時，控制器則更新工業(yè)機器人設備狀態(tài)和配置工業(yè)機器人設備參數(shù)，將其更新到控制器的工業(yè)機器人設備規(guī)劃和工業(yè)機器人設備狀態(tài)中，并向手持示教器實時的發(fā)送當前的狀態(tài)；
[0020]5)手持示教器實時讀取控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)，實時更新手持示教器的顯示。
[0021]本發(fā)明可提供完善的工業(yè)機器人示教編程的方案，包括機器人不同坐標系下的點動、示教文件的編程、按照示教文件選擇單步或者連續(xù)執(zhí)行、實時更改機器人速度等。提供了不同的仿真機器人類型，方便根據(jù)不同的需求更換仿真機器人；提供不同的仿真機器人外圍設備模型，包括夾具、工具等；提供針對不同行業(yè)應用的工藝包，如打磨、噴涂、搬運等；可以按照一定的數(shù)據(jù)格式導入、導出仿真出的數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件可以直接在真實的工業(yè)機器人設備上運行；提供與教學仿真設備相配套的工業(yè)機器人設備，兩者有著非常好的兼容性和可移植性。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明具有安全性高、兼容性好、價格低廉等優(yōu)點，可實現(xiàn)對工業(yè)機器人的仿真示教，具體如下:
[0023](I)價格低廉:由于使用了仿真與實體操作形式，以更經(jīng)濟的方式實現(xiàn)讓所有學員同時實際操控；
[0024](2)功能全面:涉及了工業(yè)機器人的所有操作和應用；
[0025](3)工藝包豐富:提供針對不同行業(yè)應用的工藝包，如打磨、噴涂、銑削等；
[0026](4)兼容性好:可以按照一定的數(shù)據(jù)格式導入導出仿真出的數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件可以直接在真實的工業(yè)機器人設備上運行，和工業(yè)機器人設備有著完美兼容，利用手持示教器可操控PC機，也可操控工業(yè)機器人設備；
[0027](5)安全性高:不會出現(xiàn)由于誤操作導致的人員傷亡和機器的損害，非常適合于教學或者新手的練習。
【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0029]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的手持示教器的操控原理圖；
[0031]圖3為本發(fā)明的PC機的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面對本發(fā)明進一步闡述。
[0033]如圖1至圖3所示，一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)，包括仿真教學設備和工業(yè)機器人設備4，所述仿真教學設備包括手持示教器1、控制器3和PC機2，手持示教器I是仿真教學設備的人機交互部分，所述手持示教器I利用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡與PC機2進行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)傳輸，操控手持示教器I輸出信號至PC機2中，PC機2即可仿真機器人動作，同時，PC機2將仿真機器人的狀態(tài)信息實時反饋給手持示教器I ;
[0034]所述手持示教器I利用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡與控制器3相連，操控手持示教器I輸出信號控制工業(yè)機器人設備4執(zhí)行相應的動作，并將執(zhí)行后的工業(yè)機器人設備4的當前狀態(tài)信息經(jīng)控制器3處理后發(fā)送到手持示教器I上，手持示教器I收到信息后更新手持示教器I的狀態(tài)顯示和參數(shù)顯示。
[0035]PC機2中提供不同行業(yè)應用的工藝包，方便根據(jù)不同的需求和工藝調(diào)整教學仿真的內(nèi)容；PC機2內(nèi)置的教學軟件，是仿真教學設備的執(zhí)行部分，真實的模擬機器人的動作和姿態(tài)。
[0036]一種工業(yè)機器人教學培訓系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0037]I)初始化:包括手持示教器I初始化、PC機2初始化、控制器3初始化；
[0038]2)當操控仿真