(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210636537.1 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人 张国渊　李栋　王豪　廉佳汝　 黄森　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 段俊涛 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 11/00(2006.01) A01G 2/32(2018.01) (54)发明名称 一种多自由度嫁接机器人的时序运动控制 方法与系统 (57)摘要 一种多自由度嫁接机器人的时序运动控制 方法， 将多自由度嫁接机器人完成一套嫁接的运 动流程分解为其所执行的所有运动步骤； 将运动 分组为单轴运动组与多轴联动组两部分， 确定各 轴以及各联动轴的运行时间、 运动参数， 通过反 馈信号的状态量确定反馈环节运动指令触发标 志； 由多自由度嫁接机器人的运动流程与反馈环 节运动指令触发标志， 确定各轴的运行时间区 间； 由各轴运动参数， 确定 各轴的运动控制指令； 由各轴的运行时间区间， 确定各轴的运动控制指 令的执行时间节点； 由运动控制指令的执行时间 节点， 确定时间序列； 由时间序列执行各轴的运 动控制指令。 本发明是一种以时间为变量的运动 控制方法， 能显著提高嫁接机器人工作效率并降 低使用成本 。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115194760 A 2022.10.18 CN 115194760 A 1.一种多自由度嫁接 机器人的时序运动控制方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 将多自由度嫁接机器人完成一套嫁接的运动流程分解为其所执行的所有运动 步骤； 将运动分组为单轴运动组与多轴联动组两部 分， 所述单轴运动组， 是指所述运动步骤 中参与运动的轴为单个轴的运动步骤集合， 所述多轴联动组， 是指所述运动步骤中参与运 动的轴为多个轴联动的运动步骤集 合； 步骤2： 确定所述单轴运动组的各轴运行时间； 所述各轴运行时间， 是指所述单轴运动 组的运动步骤集 合中各运动步骤参与运动的轴所需要的运动时间； 步骤3： 确定所述多轴联动组的各联动轴组运行时间； 所述各联动轴组运行时间， 是指 所述多轴联动组的运动步骤集 合中各运动步骤参与运动的联动轴组所需要的运动时间； 步骤4： 通过所述单轴运动组的各轴运行时间， 确定各轴运动参数； 所述各轴运动参数 包括角位移、 角速度、 角加速度； 步骤5： 通过所述多轴联动组的各联动轴组运行时间， 确定各联动轴运动参数； 所述各 联动轴运动参数包括角位移、 角速度、 角加速度； 步骤6： 通过反馈信号的状态量确定反馈环节运动指令触发标志； 所述反馈环节运动指 令触发标志， 分为开始 运动触发标志与结束运动触发标志； 所述开始 运动触发标志， 适用于 当反馈值满足目标值时开始轴运动的情况， 所述结束运动触发标志， 适用于当反馈值满足 目标值时停止轴运动的情况。 步骤7： 由多自由度嫁接机器人的运动流程与反馈环节运动指令触发标志， 确定单轴运 动组的各轴或多轴 联动组的各联动轴的运行时间区间； 由所述各轴或各联动轴运动参数， 确定各轴或各联动轴的运动控制指令； 由所述各轴或各联动轴的运行时间区间， 确定所述 各轴或各联动轴的运动控制指令的执行时间节点； 由所述运动控制指令的执行时间节点， 确定时间序列； 由所述时间序列执 行所述各轴或各 联动轴的运动控制指令 。 2.根据权利要求1所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制方法， 其特征在于， 所述步 骤1， 所述运动步骤 是指嫁接机器人完成一套运动流程过程在时间顺序上执行的独立动作， 该独立动作由若干单一的子动作组成， 每 个单一的子动作完成过程对应为 一个运动步骤。 3.根据权利要求1所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制方法， 其特征在于， 所述步 骤4和5中， 各轴运动参数或各联动轴运动参数的确定是指结合嫁接机器人的嫁接效率所设 定各轴的角位移量和各轴运行时间， 计算相应的角速度、 角加速度。 4.根据权利要求1所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制方法， 其特征在于， 所述步 骤6， 反馈信号的状态量是指通过视觉检测模块获得的信号参量或按示教过程预先设定的 信号量， 其为开关量， 定义了各轴的开始或停止运动步骤的执 行。 5.根据权利要求1所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制方法， 其特征在于， 所述各 轴的运行时间区间， 区间左端点值为按时间序列前一轴或联动轴的运行时间区间右端点值 或所述运动指 令触发标志对应的时间节点， 区间右端点值为按时间序列后一轴或联动轴的 运行时间区间左端点 值或所述 运动指令触发标志对应的时间节点。 6.根据权利要求1所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制方法， 其特征在于， 所述各 轴的运动控制指令的执行时间节点， 等于所述各轴的运行时间区间的左端点值； 所述时间 序列， 是指将所述各轴的运动控制指令按其执 行的时间先后顺序排列而成的序列。 7.一种多自由度嫁接机器人的时序运动控制系统， 其特征在于， 包括视觉检测模块、 运权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115194760 A 2动控制器模块、 人机界面、 步进电机驱动器模块、 步进电机模块、 舵机驱动器模块、 舵机模 块； 所述的视觉检测模块， 实时监测嫁接区域内的嫁接流程中的运动步骤， 并完成对嫁接 流程中各运动步骤是否完成的判断， 依据判断结果发出对应的反馈环节运动 指令触发标志 或者反馈信号的状态量； 所述运动控制器模块用于处理与分析嫁接流程过程的各类数据和指令， 与 所述步进电 机驱动器模块、 舵机驱动器模块、 视觉检测模块、 人机界面模块进行实时通讯； 所述步进电 机驱动器模块与所述步进电机模块进 行实时通讯； 所述舵机驱动器模块与所述舵机模块相 连进行实时通讯； 所述运动控制器模块， 首先 处理与分析嫁接流程过程的各类数据和指 令， 并将运动控制指令转换为对应的电信号； 接着通过实时通讯将所述电信号传递至所述步进 电机驱动器模块与舵机驱动器模块， 所述步进电机驱动器模块与舵机驱动器模块再将接收 到的电信号 转换为相应的角位移量， 进 而驱动步进电机与舵机运 转； 所述的人机界面， 记录与显示整个嫁接流程过程各个运动步骤是否已完成、 正在进行 和预计进行。 8.根据权利要求7所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制系统， 其特征在于， 所述视 觉检测模块 以视频摄像头或红外摄影为检测传感器， 使用YOLO算法判断运动步骤结束与 否。 9.根据权利要求7所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制系统， 其特征在于， 所述步 进电机模块包含1～16个步进电机， 所述步进电机驱动器模块包含与步进电机数量相同的 步进电机驱动器， 每个步进电机由一个步进电机驱动器控制； 所述舵机模块包含1～16个舵 机， 所述舵机驱动器模块包含与舵机数量相同的舵机驱动器， 每个舵机由一个舵机驱动器 控制。 10.根据权利要求7所述多自由度嫁接机器人的时序运动控制系统， 其特征在于， 所述 人机界面的记录显示项目包括各轴或各联动轴状态显示与按钮、 当前步骤显示与按钮、 当 前轮次显示与按钮、 历史轮次显示与按钮、 信息显示区、 上夹完成显示与按钮、 开关按钮以 及急停按 钮。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115194760 A 3