CN105204456B - 基于云网络的多工位自协调智能机器人系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统及控制方法。该系统包括智能机器人组、通信控制网络、云计算服务端。通过云计算服务端依据第一主动智能机器人的初始运行信息、实时运行信息，规划、矫正第一从动智能机器人从动运行信息，以及通过通信控制网络将从动运行信息传输至第一从动智能机器人，控制、调整第一从动智能机器人动作。采用本系统和相应的控制方法，实现了具有自协调功能的高效、稳定、低成本的智能机器人生产体系。

Description

基于云网络的多工位自协调智能机器人系统及控制方法

技术领域

本发明属于多工位智能机器人系统的构建及其控制，具体涉及一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统及控制方法。

背景技术

本发明目的旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。本研究项目得到由联邦教研部与经济技术部联手资助，在费得劳恩霍协会的建议和推动下形成。

本项目分为三大主题：一是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；二是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。“智能生产”是实现“工业4.0”项目的基础和前提。

智能机器人系统是实现智能生产的基本单元。机器人在工业生产中的应用由来已久并得到了广泛的应用和发展，在成熟的生产线布置中，机器人通常以机器人家族或称机器人组、机器人族的形式组织构成。而机器人组通常是连续工位的不同功能的机器人组织而成，实现机器人组中各个工位的机器人协调运行是实现生产稳定、高效进行的重要课题。

现有技术中，通常通过不同机器人之间的信息交互，并依靠自身的计算能力，对动作程序进行协调和调整，以实现动作的同步和协调。其主要缺点在于：

（1）对于各工位机器人复杂动作，涉及工序和参数众多的情况下，计算量较大，对机器人自身数据处理能力要求较高，运算负载大，增加了机器人成本；

（2）对多工位机器人，尤其是随着工位数量的增加，不同工位机器人协调所依据的时钟频率要求逐步提高，而时钟同步对硬件的要求也对机器人成本和系统整体稳定性无疑是重大的挑战；

（3）现有的多工位机器人系统的依靠内部通信进行运行信息的相互交流，对基础通信容量、稳定性的要求也增加了故障率和运维成本。

因此，针对现有技术中的缺陷，亟需一种具有自协调功能的高效、稳定、低成本的智能机器人系统。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中机器人组的运算能力差，协调各工位机器人动作困难，系统稳定性差的技术问题。从而提供一种具有自协调功能的高效、稳定、低成本的智能机器人系统。

首先，本发明提供了一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统，其特征在于，该系统包括：智能机器人组、通信控制网络、云计算服务端；所述智能机器人组通过所述通信控制网络与所述云计算服务器联接。

无特殊限制地，本发明中并不限定智能机器人的具体应用领域，包括现有技术中各类生产线用的智能机器人，例如，汽车工业中的组装系统、焊接系统等等，又如，包装生产线中各功能单元用机器人，又如，微电子工业中，各具体功能单元常用机器人系统。尤其是，多工位智能机器人组中的一系列机器人的集合。

通常而言，所述智能机器人组为多工位智能机器人集合，至少包括第一主动智能机器人、第一从动智能机器人。

所述第一主动智能机器人将初始运行信息、实时运行信息传输至云计算服务端；所述第一从动智能机器人将实际运行信息传输至云计算服务端。

作为示范性的，所述云计算服务端依据第一主动智能机器人的初始运行信息、实时运行信息，规划、矫正第一从动智能机器人从动运行信息，以及通过通信控制网络将从动运行信息传输至第一从动智能机器人，控制、调整第一从动智能机器人动作。

为便于初始参量的设置，不做限制地，提供监控端作为主控制平台对系统行为进行定义和发出指令。

列举地但不限制于此的第一种形式如下：所述监控端与第一主动智能机器人联接，用于第一主动智能机器人的初始运行信息的设定、启动、中断或终止。

列举地但不限制于此的第二种形式如下：所述监控端与所述云计算服务器联接，用于第一主动智能机器人的初始运行信息的设定、启动、中断或终止。

根据生产线的空间布置，可选地但不限制于此的，所述通信控制网络包括有线和/或无线网络。

其次，本发明还提供了一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 第一主动智能机器人初始运行信息的设置；

S2. 第一主动智能机器人通过通信控制网络将初始运行信息传输至云计算服务端；

S3. 云计算服务端依据第一主动智能机器人的初始运行信息规划第一从动智能机器人从动运行信息，并将其通过通信控制网络传输至第一从动智能机器人，控制第一从动智能机器人动作；

S4. 云计算服务端采集第一主动机器人实时运行信息、第一从动机器人实际运行信息，并进行计算，矫正第一从动智能机器人从动运行信息，并通过通信控制网络将矫正后的从动运行信息传输至第一从动智能机器人，调整第一从动智能机器人动作；

S5. 重复所述步骤S4至第一主动智能机器人接受中断或终止指令。

为便于初始参量的设置，不做限制地，提供监控端作为主控制平台对系统行为进行定义和发出指令。

列举地，第一种形式如下：所述S1步骤中，监控端与第一主动智能机器人联接，通过监控端进行第一主动智能机器人的初始运行信息的设定。

列举地，第二种形式如下：所述S1步骤中，所述监控端与所述云计算服务器联接，通过监控端进行第一主动智能机器人的初始运行信息的设定。

相比于现有技术，本发明与现有技术相比，主要有以下有益效果：

（1）运算能力强。本发明采用云计算服务器集中处理控制、反馈数据信息，运算能力强，对于各工位机器人复杂动作，涉及工序和参数众多的情况下，降低了对机器人自身数据处理能力的要求，运算速度快，降低了机器人本身的制造和运行成本。

（2）自协调性高。采用云计算服务器统一数据处理和传输，通过对主动智能机器人和从动智能机器人动作数据的采集，实时计算并矫正，达到多工位机器人动作的协调，摆脱了不同工位机器人协调所依据的时钟频率的极高要求，降低了机器人成本、提高了系统整体稳定性。

（3）采用统一的通信控制网络，避免了多信道的优先级错综设置，降低了基础通信容量、提高了通信稳定性，极大的降低了故障率和运维成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中提供的基于云网络的多工位自协调智能机器人系统的结构示意图。

图2为本发明实施例2中提供的基于云网络的多工位自协调智能机器人系统的结构示意图。

图3为本发明提供的基于云网络的多工位自协调智能机器人系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1：

参照图1，本实施例提供了一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统，该系统包括：智能机器人组101、通信控制网络102、云计算服务端103。智能机器人组101通过通信控制网络102与云计算服务器103联接。为保证系统稳定性，通信控制网络采用有线网络的形式布置。云计算服务端103主要包括通信层131、存储层132、运算层133。

智能机器人组101为多工位智能机器人集合，在本实施例中，智能机器人组101包括第一主动智能机器人111和包括第一从动智能机器人112……第N从动智能机器人113在内的从动智能机器人族。每个智能机器人均包括动作执行层和动作控制层。

第一主动智能机器人111将初始运行信息、实时运行信息传输至云计算服务端103；第一从动智能机器人112至第N从动智能机器人113将实际运行信息传输至云计算服务端103。

从运算角度讲，云计算服务端主要包括以下功能：（a）依据第一主动智能机器人的初始运行信息规划第一从动智能机器人至第N从动智能机器人的从动运行信息；（b）依据第一主动智能机器人的实时运行信息矫正第一从动智能机器人至第N从动智能机器人的从动运行信息。

从通信角度讲，云计算服务端主要包括以下功能：（a）通过通信控制网络将从动运行信息传输至第一从动智能机器人，控制、调整第一从动智能机器人动作；（b）采集第一主动智能机器人的实时运行信息、第一从动智能机器人至第N从动智能机器人的实际运行信息。

为便于初始参量的设置，设置监控端104作为主控制平台对系统行为进行定义和发出指令。监控端104与第一主动智能机器人111联接，用于第一主动智能机器人的初始运行信息的设定、启动、中断或终止。

实施例2：

参照图2，本实施例提供了一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统，该系统包括：智能机器人组201、通信控制网络202、云计算服务端203。智能机器人组201通过通信控制网络202与云计算服务器203联接。为降低通信网络架设的空间限制，通信控制网络采用无线网络的形式布置。云计算服务端203主要包括通信层231、存储层232、运算层233。

智能机器人组201为多工位智能机器人集合，在本实施例中，智能机器人组201包括：（1）第一智能机器人分组，其包括第一主动智能机器人211和包括第一从动智能机器人213……第N从动智能机器人214在内的从动智能机器人族。（2）第二智能机器人分组，其包括第二主动智能机器人212和包括一系列从动智能机器人215……从动智能机器人216在内的另一从动智能机器人族。每个智能机器人均包括动作执行部分和动作控制部分。

第一主动智能机器人211将初始运行信息、实时运行信息传输至云计算服务端203；从动智能机器人将实际运行信息传输至云计算服务端203。

从运算角度讲，云计算服务端主要包括以下功能：（a）依据第一、第二主动智能机器人的初始运行信息规划从动智能机器人的从动运行信息；（b）依据第一、第二主动智能机器人的实时运行信息矫正从动智能机器人的从动运行信息。

从通信角度讲，云计算服务端主要包括以下功能：（a）通过通信控制网络将从动运行信息传输至从动智能机器人，控制、调整从动智能机器人动作；（b）采集主动智能机器人的实时运行信息、从动智能机器人的实际运行信息。

为便于初始参量的设置，设置监控端204作为主控制平台对系统行为进行定义和发出指令。监控端204与云计算服务器203联接，用于主动智能机器人的初始运行信息的设定、启动、中断或终止。

实施例3：

参照图3，为基于云网络的多工位自协调智能机器人系统的控制方法的流程图。该方法主要包括以下步骤：

S1. 第一主动智能机器人初始运行信息的设置；

S2. 第一主动智能机器人通过通信控制网络将初始运行信息传输至云计算服务端；

S3. 云计算服务端依据第一主动智能机器人的初始运行信息规划第一从动智能机器人从动运行信息，并将其通过通信控制网络传输至第一从动智能机器人，控制第一从动智能机器人动作；

S4. 云计算服务端采集第一主动机器人实时运行信息、第一从动机器人实际运行信息，并进行计算，矫正第一从动智能机器人从动运行信息，并通过通信控制网络将矫正后的从动运行信息传输至第一从动智能机器人，调整第一从动智能机器人动作；

S5. 重复所述步骤S4至第一主动智能机器人接受中断或终止指令。

本工作流程适用于本发明中，包括上述实施例1和2中提供的基于云网络的多工位自协调智能机器人系统。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统，其特征在于，该系统包括：智能机器人组、通信控制网络、云计算服务端；所述智能机器人组通过所述通信控制网络与所述云计算服务端联接；

所述智能机器人组为多工位智能机器人集合，至少包括第一主动智能机器人、第一从动智能机器人；

所述第一主动智能机器人将初始运行信息、实时运行信息传输至云计算服务端；所述第一从动智能机器人将实际运行信息传输至云计算服务端；

所述云计算服务端依据第一主动智能机器人的初始运行信息、实时运行信息，规划、矫正第一从动智能机器人从动运行信息，以及通过通信控制网络将从动运行信息传输至第一从动智能机器人，控制、调整第一从动智能机器人动作；

为便于初始参量的设置，提供监控端作为主控制平台对系统行为进行定义和发出指令；

所述监控端与所述云计算服务端联接，用于第一主动智能机器人的初始运行信息的设定、启动、中断或终止。

2.根据权利要求1所述的基于云网络的多工位自协调智能机器人系统，其特征在于，所述通信控制网络包括有线和/或无线网络。

3.一种基于云网络的多工位自协调智能机器人系统的控制方法，其使用如权利要求1所述的基于云网络的多工位自协调智能机器人系统，

该方法包括使用智能机器人组通过通信控制网络将信息传输至云计算机服务端，云计算机服务端通过通信控制网络传输信息至智能机器人组并控制其动作。