一种三机械臂运动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及充电设备技术领域，特别涉及一种三机械臂运动控制系统及方法，包括充电装置、坐标定位单元、坐标输入单元、路线计算单元、运动装置驱动单元，充电装置为并联式三机械臂，通过步进电机驱动在导轨上运动；坐标定位单元对车载连接器进行定位并将坐标传递给路线计算单元；路线计算单元根据坐标定位单元传递过来的坐标确定充电装置是否可以达到，如果不能达到，则反馈给坐标输入单元，重新发送坐标；如果可以达到，则计算结果转换为相对应的PWM波形；运动装置驱动单元根据PWM波形驱动步进电机。本发明专利技术的机械臂采用并联式，不存在多级的累计误差，利用机械臂本身与目标位置的坐标关系，直接求解机械臂运动的距离，运动算法简单。法简单。法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种三机械臂运动控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及充电设备
，特别涉及一种三机械臂运动控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶及自动泊车技术的发展，无人值守的自动充电成为电动汽车分支运行发展的必然趋势。在公路两侧等停车空间有限、适合离散充电桩的场所，针对电动汽车自动充电过程完全无人化、自主充电特点，以及自主充电过程中车辆停靠情况不同时充电口位置的离散化分成情况，本着降低充电设施成本的原则，结合机器人技术进行电动汽车自动插接自动充电具有重大意义。
[0003]中国专利公开号CN206954035U，公开日2018年02月02日，提出了一种滑轨式多自由度机械臂自动充电装置，用滑轨方式实现多自由度机械臂的自动充电，多滑轨串联方式实现机械臂空间运动，但是存在串联控制精度累积误差大和控制相关关联性大的缺点。
[0004]德国大众公司推出基于7轴KUKALBR iiwa库卡机器人和一系列感知设备的E-Smart Connect电动汽车自动快速充电系统。该机器人由7个传动轴组成，通过配备的感应摄像头可以捕捉停靠汽车上的充电插座位置，并转换到机器人坐标下，进行插接充电命令指挥，实现充电电缆与汽车充电口之间精确可靠的自动插拔效果，该充电系统可以实现电动汽车充电口在目标范围20cm*20cm区域内的自动充电工作，其缺点在于使用串联方式，控制精度要求高，存在每个轴的累积误差，控制算法要增加补偿计算，较为复杂。
[0005]因此，如何控制单机械臂精准地完成充电接口的移动和对接动作，是整个侧方充电运动的重中之重。一旦运动出现问题，很容易触碰车辆侧壁同时由于未移动到位电机还会持续工作，导致车辆的损伤甚至是电机的失转。因此设计一种侧方充电的机械臂运动控制系统是必不可少的。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决了相关技术中串联控制精度累积误差大和控制算法较为复杂的问题，提出一种三机械臂运动控制系统及方法，采用并联式机械臂，不存在多级的累计误差，利用机械臂本身与目标位置的坐标关系，直接求解机械臂运动的距离，运动算法方法简单。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种三机械臂运动控制系统，包括：
[0008]充电装置，所述充电装置包括并三个并联式机械臂，所述机械臂通过步进电机驱动在导轨上运动；
[0009]坐标定位单元，所述坐标定位单元与坐标输入单元相连；
[0010]坐标输入单元，所述坐标输入单元用于输入坐标定位单元所定位的坐标；
[0011]路线计算单元，所述路线计算单元分别与坐标定位单元和运动装置驱动单元相连；
[0012]运动装置驱动单元，所述运动装置驱动单元分别与路线计算单元、电机相连。
[0013]作为优选方案，所述充电装置包括充电基架，所述充电基架上安装有三副导轨，各所述导轨上均安装有步进电机，所述步进电机上安装有万向座，所述万向座上分别连接有机械臂，各所述机械臂顶端连接在一起并连接有充电接口。
[0014]作为优选方案，所述导轨包括导轨I、导轨Ⅱ和导轨Ⅲ，所述导轨I、导轨Ⅱ和导轨Ⅲ之间平行设置，且所述导轨Ⅱ和导轨Ⅲ位于同一水平线上。
[0015]作为优选方案，所述机械臂包括机械臂I、机械臂Ⅱ和机械臂Ⅲ，所述机械臂I安装于导轨I上且为四连杆，所述机械臂Ⅱ安装于导轨Ⅱ上且为万向杆，所述机械臂Ⅲ安装于导轨Ⅲ上。
[0016]作为优选方案，所述坐标定位单元采用超声波传感器对车载连接器进行定位。
[0017]作为优选方案，所述路线计算单元为单片机。
[0018]作为优选方案，所述运动装置驱动单元为电机驱动器。
[0019]一种三机械臂运动系统控制方法，包括以下步骤：
[0020]S1、坐标定位单元对车载连接器进行定位并将坐标传递给路线计算单元；
[0021]S2、路线计算单元接收到坐标后计算出来机械臂所要移动的距离并转换成相对应的PWM波形；
[0022]S3、运动装置驱动单元根据路线计算单元传输过来的PWM波形，驱动步进电机从而带动机械臂运动到指定位置。
[0023]作为优选方案，在步骤S1和步骤S2之间增加如下判定步骤：
[0024]所述路线计算单元根据坐标定位单元传递过来的坐标确定机械臂是否可以达到，如果不能达到，则返回步骤S1；如果能到达，则执行步骤S2。
[0025]作为优选方案，步骤S2中的计算过程如下：
[0026]设导轨Ⅱ和导轨Ⅲ的上端连线的中心为原点，建立三维坐标系；
[0027]设导轨长度为d，导轨Ⅱ上端和导轨Ⅲ上端到原点的距离为a，导轨I下端距离原点的距离为b，则导轨I上下两端点坐标为(0,b+d,0)和(0,b,0)，导轨Ⅱ上下两端点坐标为(-a,0,0)和(-a,-d,0)，导轨Ⅲ上下两端点坐标为(a,0,0)和(a,-d,0)；
[0028]设每个机械臂长度为L，在导轨上移动的机械臂端为A端，连接充电接口的机械臂端称为B端，设机械臂I的A端坐标(0,y1,0)，机械臂Ⅱ的A端坐标(-a,y2,0)，机械臂Ⅲ的A端坐标(a,y3,0)；
[0029]设充电接口的坐标为(x,y,z)，根据机械臂长度恒等于L，则需要满足如下公式：
[0030]x2+(y-y1)2+z2＝L2[0031](x+a)2+(y-y2)2+z2＝L2[0032](x-a)2+(y-y3)2+z2＝L2[0033]求得三个机械臂A端坐标为：
[0034][0035][0036][0037]由于导轨长度固定，机械臂A端移动的范围可以确定下来，则A端坐标范围进一步
减小为：
[0038]b≤y1≤b+d
[0039]-d≤y2≤0
[0040]-d≤y3≤0
[0041]分别计算端点和初始位置的差值，选择差值小的端点作为机械臂运动的最后位置。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的机械臂采用三机械臂并联式，不存在多级的累计误差，利用机械臂本身与目标位置的坐标关系，直接求解机械臂运动的距离，运动算法方法简单。
附图说明
[0043]图1是本专利技术充电装置结构示意图；
[0044]图2是本专利技术控制系统框架图；
[0045]图3是本专利技术的逻辑流程图；
[0046]图4是本专利技术xyz坐标建立的示意图；
[0047]图5是本专利技术中机械臂在xyz坐标中的示意图；
[0048]图6是本专利技术机械臂在xyz坐标中运动状态的示意图。
[0049]图中：
[0050]1、充电基架，2、步进电机，301、导轨I，302、导轨Ⅱ，303、导轨Ⅲ，4、充电接口，5、机械臂I，6、机械臂Ⅱ，7、万向座，8、机械臂Ⅲ。
具体实施方式
[0051]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三机械臂运动控制系统，其特征在于，包括：充电装置，所述充电装置包括并三个并联式机械臂，所述机械臂通过步进电机(3)驱动在导轨上运动；坐标定位单元，所述坐标定位单元与坐标输入单元相连；坐标输入单元，所述坐标输入单元用于输入坐标定位单元所定位的坐标；路线计算单元，所述路线计算单元分别与坐标定位单元和运动装置驱动单元相连；运动装置驱动单元，所述运动装置驱动单元分别与路线计算单元、电机(3)相连。2.根据权利要求1所述的三机械臂运动控制系统，其特征在于：所述充电装置包括充电基架(1)，所述充电基架(1)上安装有三副导轨，各所述导轨上均安装有步进电机(2)，所述步进电机(2)上安装有万向座(7)，所述万向座(7)上分别连接有机械臂，各所述机械臂顶端连接在一起并连接有充电接口(4)。3.根据权利要求2所述的三机械臂运动控制系统，其特征在于：所述导轨包括导轨I(301)、导轨Ⅱ(302)和导轨Ⅲ(303)，所述导轨I(301)、导轨Ⅱ(302)和导轨Ⅲ(303)之间平行设置，且所述导轨Ⅱ(302)和导轨Ⅲ(303)位于同一水平线上。4.根据权利要求3所述的三机械臂运动控制系统，其特征在于：所述机械臂包括机械臂I(5)、机械臂Ⅱ(6)和机械臂Ⅲ(8)，所述机械臂I(5)安装于导轨I(301)上且为四连杆，所述机械臂Ⅱ(6)安装于导轨Ⅱ(302)上且为万向杆，所述机械臂Ⅲ(8)安装于导轨Ⅲ(303)上。5.根据权利要求1所述的三机械臂运动控制系统，其特征在于：所述坐标定位单元采用超声波传感器对车载连接器进行定位。6.根据权利要求1所述的三机械臂运动控制系统，其特征在于：所述路线计算单元为单片机。7.根据权利要求1所述的三机械臂运动控制系统，其特征在于：所述运动装置驱动单元为电机驱动器。8.一种三机械臂运动系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、坐标定位单元对车载连接器进行定位并将坐标传递给路线计算单元；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周意，曹伟，王钰鸣，郑隽一，张育铭，李德胜，
申请(专利权)人：国创新能源汽车能源与信息创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：