基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人制造技术

一种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，包括工业机器人、多维传感器实时反馈控制系统。本发明专利技术有益的效果是：基于多维传感器实时反馈和数据融合，完成结构和运动误差补偿，实现不依赖于工业机器人结构精度的精准控制；工业机器人、传感器实时反馈控制系统通过实时反馈数据和数据融合技术，生成精准实时控制数据，形成整套系统，通过单台机器人能够实现多种工况，并且对工业机器人的工况能够进行实时调整，确保工况精度。

【技术实现步骤摘要】
基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人
本专利技术涉及一种工业机器人，尤其涉及一种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人。
技术介绍
目前，市面上常见的工业机器人，具有如下的缺陷：一、需要固定安装，安装成本高，所有工况需要在固定地点进行，无法随意搬动，灵活性差，调整困难，每个工况都需要相应的机器人，生产成本极高，并且由于机器人数量多，占用的空间大，导致生产成本增加；二、使用前需要精确标定，标定过程复杂，而且使用环境稍有变化必须重新标定，增加了使用难度和使用成本；三、对零部件精度、加工精度，装配精度、结构刚性等要求高，增加了制造成本和维护成本；四、视觉系统非设备标配，价格昂贵，对使用环境要求苛刻，多采用单个二维相机或特殊安装的二维相机组，使用复杂，适应性和灵活度差；五、反馈系统单一，实时性差，缺乏多传感器实时融合反馈机制，依赖于设备精度、相对位置精度、以及被加工物的外形重复精度等物理指标，无法实现复杂工况下的智能拟人化作业；六、运输和使用过程中如发生结构松动，会导致工作稳定性差，输出工况时机械臂产生晃动，导致工况精度降低。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术存在的问题，提供一种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，能够实现系统数据融合，满足机器人工作的需求。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案：这种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，包括多维传感器数据实时反馈融合控制系统，多维传感器数据实时反馈融合控制系统上连接有工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置，工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置之间通过多维传感器数据实时反馈融合控制系统形成多维传感器数据实时反馈融合控制。工业机器人包括不少于三个活动关节的机器人本体结构，其中，第一、五关节为回转式旋转关节，第二、三、四关节为连杆式旋转关节，第六关节自由配置为回转式旋转关节或连杆式旋转关节，第二关节、第三关节、第四关节之间的连接机械臂采用管状结构或具有加强筋的轻量化非管状结构，第二、三、四关节之间的机械臂长度总和大于第四、五、六关节之间的机械臂长度总和。多维传感器数据反馈变送装置上连接有空间传感器、力矩传感器、位置传感器、姿态传感器、压力传感器，采用其中之一或其任意组合。智能工业机器人实时反馈控制器包括第一PCB板，第一PCB板上集成有第一RISC芯片和第一FPGA芯片，上位机通过工业控制总线或以太网接口与第一RISC芯片连接，第一RISC芯片与第一FPGA芯片连接，第一PCB板上集成有四至八路电机驱动芯片或电机驱动器接口电路，电机驱动芯片和电机驱动器接口电路均与第一FPGA芯片接，工业机器人所用电机通过电机驱动芯片与第一FPGA芯片连接，或通过外置电机驱动器、电机驱动器接口电路与第一FPGA芯片连接，第一PCB板上集成有一组反馈端口，用于与多维传感器数据反馈变送装置通讯，反馈端口与第一FPGA芯片连接。多维传感器数据反馈变送装置上还具有第二PCB板，第二PCB板上集成有第二RISC芯片，选集成或不集成第二FPGA芯片，第二RISC芯片通过工业总线或工业以太网与智能工业机器人实时反馈控制器连接，或与上位机连接，第二PCB板上集成有一组反馈传感器接口，各类传感器通过反馈传感器接口和第二FPGA芯片与第二RISC芯片连接，或直接与第二RISC芯片连接。空间传感器上还具有第三PCB板，第三PCB板上集成有第三RISC芯片和第三FPGA芯片，第三RISC芯片和第三FPGA芯片连接，第三PCB板上还集成有结构光发生器、红外摄像头、全彩视觉摄像头，结构光发生器、红外摄像头、全彩视觉摄像头均与第三FPGA芯片连接。力矩传感器采用电机驱动电流跟踪或电机阻力的跟踪方式实时采集各关节力矩数据，控制电机驱动力矩特性，配合空间传感器消除或降低工业机器人刚性和结构精度造成的震动和运动误差。上述的基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：A安装：无需专门安装，把机器人放置到适合位置即可；B标定：无需专门标定，机器人会根据使用环境自动生成工作参数，机械臂按顺序自动执行标定姿态，空间传感器、位置传感器、姿态传感器等传感器实时采集数据，自动融合形成工作标定参数；C完成工况：在视频画面上选取工况位置，系统通过多维传感器数据反馈变送装置实时采集空间传感器、位置传感器、姿态传感器，力矩传感器等传感器数据，利用智能工业机器人实时反馈控制器和上位机进行实时融合，形成运动轨迹控制数据，实时控制机械臂运动，完成工况，如工况位置和外形发生变化，系统会利用多维传感器数据反馈变送装置提供的各传感器数据进行实时自整定调整。步骤A中通过万向轮结构、导轨结构、移动式小车结构安装机器人位置。本专利技术有益的效果是：本专利技术的基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，具备如下的优点：一、实现了数据融合，工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置、空间传感器、力矩传感器、姿态传感器等特殊传感器通过实时数据反馈和特殊算法程序实现了数据融合，形成整套系统，通过单台机器人能够实现多种工况，并且对工业机器人的工况能够进行实时调整，确保工况精度；二、实现了便捷效果，工业机器人能够随时调整位置，无需固定安装，无需特殊预先标定，环境依赖性低，能够活动，灵活性好，便于移动、搬运、安装，降低生产成本；三、采用多维视觉空间传感器，能够实现多维度目的坐标和运动轨迹捕捉效果，并且成本极低，与市面上的同类产品相比成本降低了数十倍以上，利于企业推广利用；四、采用力矩反馈系统能够实时反馈工业机器人工况力矩，并融合空间传感器、姿态传感器数据实时进行调整，确保工业机器人工作时稳定精确、减少晃动，提高工况精度；五、工业机器人本体以多维传感器数据实时反馈融合控制系统作为支持，结合柔性机器人轻巧便捷、灵活度高、协作性强和刚性机器人稳定性好，负载强度高、精度可靠的优势，采用半刚性结构，灵活便捷，安全性高、操作方便，生产维护成本低；六、控制系统降低了对机器人本体结构刚度和精度的依耐性，本体设计可以个更加纤细灵巧，减少了机器人对应用环境的苛刻要求，增强了机器人的有效运动空间和应用范围；七、控制系统利用多维传感器反馈数据对精度进行实时控制和修正，使机器人可以在不使用高精度进口减速机和特殊精密加工零部件的情况下，达到同等的执行精度，规避了精密机器人对进口精密减速机和高精密加工设备的依赖；八、能够在一种安装标定方式下对多种工况进行操作，实现了多功能的效果。附图说明图1为本专利技术实施例的示意框图；图2为本专利技术实施例工业机器人的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：参照附图：本实施例中的这种这种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，包括多维传感器数据实时反馈融合控制系统，多维传感器数据实时反馈融合控制系统上连接有工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置，工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置之间通过多维传感器数据实时反馈融合控制系统形成多维传感器数据实时反馈融合控制。工业机器人包括不少于三个活动关节的机器人本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，其特征在于：包括多维传感器数据实时反馈融合控制系统，所述多维传感器数据实时反馈融合控制系统上连接有工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置，所述工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置之间通过多维传感器数据实时反馈融合控制系统形成多维传感器数据实时反馈融合控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，其特征在于：包括多维传感器数据实时反馈融合控制系统，所述多维传感器数据实时反馈融合控制系统上连接有工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置，所述工业机器人、智能工业机器人实时反馈控制器、多维传感器数据反馈变送装置之间通过多维传感器数据实时反馈融合控制系统形成多维传感器数据实时反馈融合控制。2.根据权利要求1所述的基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，其特征在于：所述工业机器人包括不少于三个活动关节的机器人本体结构，其中，第一、五关节为回转式旋转关节，第二、三、四关节为连杆式旋转关节，第六关节自由配置为回转式旋转关节或连杆式旋转关节，第二关节、第三关节、第四关节之间的连接机械臂采用管状结构或具有加强筋的轻量化非管状结构，第二、三、四关节之间的机械臂长度总和大于第四、五、六关节之间的机械臂长度总和。3.根据权利要求1所述的基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，其特征在于：所述多维传感器数据反馈变送装置上连接有空间传感器、力矩传感器、位置传感器、姿态传感器、压力传感器，采用其中之一或其任意组合。4.根据权利要求1所述的基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，其特征在于：所述智能工业机器人实时反馈控制器包括第一PCB板，所述第一PCB板上集成有第一RISC芯片和第一FPGA芯片，上位机通过工业控制总线或以太网接口与第一RISC芯片连接，所述第一RISC芯片与第一FPGA芯片连接，所述第一PCB板上集成有四至八路电机驱动芯片或电机驱动器接口电路，电机驱动芯片和电机驱动器接口电路均与第一FPGA芯片接，工业机器人所用电机通过电机驱动芯片与第一FPGA芯片连接，或通过外置电机驱动器、电机驱动器接口电路与第一FPGA芯片连接，所述第一PCB板上集成有一组反馈端口，用于与多维传感器数据反馈变送装置通讯，所述反馈端口与第一FPGA芯片连接。5.根据权利要求3所述的基于多维传感器实时数据反馈融合的便捷式工业机器人，其特征在于：所述多维传感器数据反馈变送装置上还具有第二P...

【专利技术属性】
技术研发人员：李齐，雷卫芬，
申请(专利权)人：遂昌睿丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33