一种机器人控制系统及柔性装配机器人的制作方法

1.本发明属于工厂智能制造应用技术领域，具体涉及一种机器人控制系统，适用于自动化生产线的柔性装配机器人控制。


背景技术：

2.智能制造（intelligent manufacturing，im）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。
3.相对已于刚性机器人，柔性机器人展现出了有因其由所不具备总之优势。柔性机器人具有不同的应用软件体系结构，每一关节甚至配置力传感器，底层控制体系结构交由原先和位置控制，转变作为力以及位置融合控制，使机器人兼具高精度位置控制的高动态力控制。
4.目前，在工厂的智能制造领域，产品的组装一般都采用机器人来实现自动化装配。如果产品线一旦变化，那么机器人的执行端，装配的定位系统要重新设计，装配线需要重新整改或整体更换。而这就导致，换线周期长，效率低以及维护成本高等问题的出现。
5.因此，基于上述问题，本发明提供一种机器人控制系统及柔性装配机器人。


技术实现要素：

6.发明目的：本发明的目的是提供一种机器人控制系统及柔性装配机器人，解决背景技术中所存在的技术问题。
7.技术方案：本发明的第一方面提供一种机器人控制系统，包括工厂制造系统，所述工厂制造系统连接有本地主控系统，所述本地主控系统分别连接有机械手本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3d视觉系统和供料系统；所述工厂制造系统主要对接本地主控系统，实现控制数据的上传和下发；所述机器人本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3d视觉系统和供料系统各自实现子模块的控制由本地主控系统统一调度。
8.本技术方案的，所述工厂制造系统为位于工厂端的控制系统，负责将生产信息下发到本地机器人控制系统，并收集本地机器人控制系统的生产过程数据；所述本地主控系统统筹控制机器人工站的各个子模块，同时作为机器人控制系统的中枢，收集处理工厂制造系统下发的产品生产信息，分发至各个子模块，并实时将生产过程数据上传至工厂制造系统；所述机械手本体控制系统主要完成装配过程中工站内物料夹具的输运，采用六轴机械手，同时根据3d视觉系统获取的在制品和零件的三维数据坐标，实现零件的高精度无序抓取和装配；所述执行端更换系统分为两个部分，第一部分是本地执行端的数据管理，主要存储本工站所有的执行端品类和型号，本地执行端的闲忙状态，第二部分是在收到主控系统发来的产品生产信息后，自动查询匹配执行端数据并自动更换执行端；所述在制品及零
件定位系统分为两部分，第一部分是本地定位机构的数据管理，主要存储本站所有的定位夹具品类和型号，夹具的闲忙状态，第二部分是在收到主控系统发来的产品生产信息后，自动查询匹配定位夹具数据并自动更换定位夹具；所述3d视觉系统主要负责产品图像特征数据的存储、处理，首先在装配阶段，3d视觉系统获取在制品待装配位的特征以及待安装零件的特征，特征主要是装配部位的空间状态，然后将待安装的两个部位空间坐标通过主控系统发送给机械手，由机械手自动计算装配轨迹，最后装配完成后，3d视觉系统还需要获取装配完成后的图像数据，确认装配质量是否合格；所述供料系统主要负责管理在制品和零件的信息，产品装配过程需要将零件编号和产品信息绑定，供料系统自动识别零件编码和在制品的产品编码，将二者进行绑定，同时通过主控系统将绑定信息上传至工厂制造系统，并且供料系统实时监控查询工站的存料状态，实现缺料预警和警报。
9.本技术方案的，所述3d视觉系统还存储不同装配对象的拍照位置以及质量图片，具备不同产品的配方管理功能，配方数据由工厂制造系统经本地主控系统下发。
10.本发明的第二方面提供柔性装配机器人，适配有所述的机器人控制系统。
11.与现有技术相比，本发明的一种机器人控制系统及柔性装配机器人的有益效果在于：机械手本体控制系统主要完成机器人的轨迹运动，执行端更换系统实现产品变更过工艺后，更换对应的在制品和零部件夹爪，在制品及零件定位系统，主要完成对不同在制品和零部件的定位控制，3d视觉系统采集装配点和零件的空间位置数据，便于机器人实现高精度定点定位装配，供料系统负责装配料件和产品的信息绑定，所有控制系统之间的数据交换由本地主控系统统一协调，解决现有装配工站兼容性问题，提高装配系统的柔性，便于自动化生产线快速的调整，降低维护成本。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本发明的一种机器人控制系统的结构框图；图2是本发明的一种机器人控制系统的工作流程示意图。
实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“前面”、“后面”、“中间部位”、“内部”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此
外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
16.如图1和图2所示的一种机器人控制系统，包括工厂制造系统，所述工厂制造系统连接有本地主控系统，所述本地主控系统分别连接有机械手本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3d视觉系统和供料系统；所述工厂制造系统主要对接本地主控系统，实现控制数据的上传和下发；所述机器人本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3d视觉系统和供料系统各自实现子模块的控制由本地主控系统统一调度。
17.另外，优选的工厂制造系统为位于工厂端的控制系统，负责将生产信息下发到本地机器人控制系统，并收集本地机器人控制系统的生产过程数据；本地主控系统统筹控制机器人工站的各个子模块，同时作为机器人控制系统的中枢，收集处理工厂制造系统下发的产品生产信息，分发至各个子模块，并实时将生产过程数据上传至工厂制造系统；机械手本体控制系统主要完成装配过程中工站内物料夹具的输运，采用六轴机械手，同时根据3d视觉系统获取的在制品和零件的三维数据坐标，实现零件的高精度无序抓取和装配；执行端更换系统分为两个部分，第一部分是本地执行端的数据管理，主要存储本工站所有的执行端品类和型号，本地执行端的闲忙状态，第二部分，是在收到主控系统发来的产品生产信息后，自动查询匹配执行端数据并自动更换执行端；在制品及零件定位系统分为两部分，第一部分是本地定位机构的数据管理，主要存储本站所有的定位夹具品类和型号，夹具的闲忙状态，第二部分是在收到主控系统发来的产品生产信息后，自动查询匹配定位夹具数据并自动更换定位夹具；3d视觉系统主要负责产品图像特征数据的存储、处理，首先在装配阶段，3d视觉系统获取在制品待装配位的特征以及待安装零件的特征，特征主要是装配部位的空间状态，然后将待安装的两个部位空间坐标通过主控系统发送给机械手，由机械手自动计算装配轨迹，最后装配完成后，3d视觉系统还需要获取装配完成后的图像数据，确认装配质量是否合格；供料系统主要负责管理在制品和零件的信息，产品装配过程需要将零件编号和产品信息绑定，供料系统自动识别零件编码和在制品的产品编码，将二者进行绑定，同时通过主控系统将绑定信息上传至工厂制造系统，并且供料系统实时监控查询工站的存料状态，实现缺料预警和警报。
18.另外，优选的3d视觉系统还存储不同装配对象的拍照位置以及质量图片，具备不同产品的配方管理功能，配方数据由工厂制造系统经本地主控系统下发。
19.本发明的应用供柔性装配机器人，适配有上述的机器人控制系统。
20.本发明的机器人控制系统，一方面可适应不同产品生产的快速切换，实现夹治具和在制品零部件的数字化管控，另一方面同一机器人工站可适应不同生产工艺或者生产产
品装配需求，无需频繁设计和更换产线，提高整体生产效率。
21.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
22.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种机器人控制系统，包括工厂制造系统，其特征在于：所述工厂制造系统连接有本地主控系统，所述本地主控系统分别连接有机械手本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3d视觉系统和供料系统；所述工厂制造系统主要对接本地主控系统，实现控制数据的上传和下发；所述机器人本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3d视觉系统和供料系统各自实现子模块的控制由本地主控系统统一调度。2.根据权利要求1所述的一种机器人控制系统，其特征在于：所述工厂制造系统为位于工厂端的控制系统，负责将生产信息下发到本地机器人控制系统，并收集本地机器人控制系统的生产过程数据；所述本地主控系统统筹控制机器人工站的各个子模块，同时作为机器人控制系统的中枢，收集处理工厂制造系统下发的产品生产信息，分发至各个子模块，并实时将生产过程数据上传至工厂制造系统；所述机械手本体控制系统主要完成装配过程中工站内物料夹具的输运，采用六轴机械手，同时根据3d视觉系统获取的在制品和零件的三维数据坐标，实现零件的高精度无序抓取和装配；所述执行端更换系统分为两个部分，第一部分是本地执行端的数据管理，主要存储本工站所有的执行端品类和型号，本地执行端的闲忙状态，第二部分是在收到主控系统发来的产品生产信息后，自动查询匹配执行端数据并自动更换执行端；所述在制品及零件定位系统分为两部分，第一部分是本地定位机构的数据管理，主要存储本站所有的定位夹具品类和型号，夹具的闲忙状态，第二部分是在收到主控系统发来的产品生产信息后，自动查询匹配定位夹具数据并自动更换定位夹具；所述3d视觉系统主要负责产品图像特征数据的存储、处理，首先在装配阶段，3d视觉系统获取在制品待装配位的特征以及待安装零件的特征，特征主要是装配部位的空间状态，然后将待安装的两个部位空间坐标通过主控系统发送给机械手，由机械手自动计算装配轨迹，最后装配完成后，3d视觉系统还需要获取装配完成后的图像数据，确认装配质量是否合格；所述供料系统主要负责管理在制品和零件的信息，产品装配过程需要将零件编号和产品信息绑定，供料系统自动识别零件编码和在制品的产品编码，将二者进行绑定，同时通过主控系统将绑定信息上传至工厂制造系统，并且供料系统实时监控查询工站的存料状态，实现缺料预警和警报。3.根据权利要求1或2所述的一种机器人控制系统，其特征在于：所述3d视觉系统还存储不同装配对象的拍照位置以及质量图片，具备不同产品的配方管理功能，配方数据由工厂制造系统经本地主控系统下发。4.柔性装配机器人，其特征在于：适配有权利要求1-3任一项所述的机器人控制系统。

技术总结
本发明属于工厂智能制造应用技术领域，具体公开了一种机器人控制系统及柔性装配机器人，包括工厂制造系统，所述工厂制造系统连接有本地主控系统，所述本地主控系统分别连接有机械手本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3D视觉系统和供料系统；所述工厂制造系统主要对接本地主控系统，实现控制数据的上传和下发；所述机器人本体控制系统、执行端更换系统、在制品及零件定位系统、3D视觉系统和供料系统各自实现子模块的控制由本地主控系统统一调度。本发明的一种机器人控制系统及柔性装配机器人的有益效果在于：解决现有装配工站兼容性问题，提高装配系统的柔性，便于自动化生产线快速的调整，降低维护成本。降低维护成本。降低维护成本。


技术研发人员：祝龙飞
受保护的技术使用者：苏州艾米伦自动化设备有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/13