CN103170977A - 多自由度机器人无线控制系统 - Google Patents

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鲍晟
肖森斌
何永义
郭帅
王永波
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Abstract

本发明公开了一种多自由度机器人无线控制系统，包括皆带有专用无线模块的中央控制单元、输入输出系统和机器人的不同手臂上独立运行的一系列机械关节动作执行子单元组成，各无线模块连接组建无线移动网络系统，位于无线移动网络系统中的各个无线模块独立运算并主动搜索网络信息，使输入输出系统与中央控制单元之间、中央控制单元与各个机械关节动作执行子单元之间、输入输出系统与机械关节动作执行子单元之间实现信息交换。本发明针对传统线缆信号传输方式的不足，利用无线移动网络技术实现机器人上控制器与各个驱动器、监测单元之间的实时通讯的方法，使系统更加安全，可靠，系统架构扩展能力显著增强。

Description

多自由度机器人无线控制系统
技术领域
本发明涉及一种机器人自动控制系统，特别是涉及一种机器人无线控制系统，属于机器人控制领域。
背景技术
随着科技与经济的持续发展，机器人技术得到了越来越多的关注，与此同时，对于机器人控制方法与系统的要求也愈来愈高。电机控制技术是伺服驱动控制的核心技术，也是实现机器人系统稳定运行的关键技术。在传统的机器人控制方法中采用的是点对点的线缆式信号传输控制方式，此种传输方式在传统的简单工业机器人控制系统中曾经表现出简单可靠的优势，但是随着机器人控制系统的复杂化多元化发展，此种控制方式已经表现出明显的故障率高、施工不便、控制不稳定以及维护困难等难题。
无线网络作为有线网络的补充，近些年来来发展迅速，无线移动网络技术已经成功推广，针对M2M应用的无线技术也日益成熟可靠，但还未见其具体应用于多自由度机器人的控制方面。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种多自由度机器人无线控制系统，针对传统线缆信号传输方式的不足，利用无线移动网络技术实现机器人上控制器与各个驱动器、监测单元之间的实时通讯的方法，使系统更加安全，可靠，系统架构扩展能力显著增强。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种多自由度机器人无线控制系统，包括中央控制单元、输入输出系统和机器人的不同手臂上独立运行的一系列机械关节动作执行子单元组成，机械关节动作执行子单元由电机驱动器、电机和监测模块构成，在同一机器人手臂机械关节上，电机根据电机驱动器的运动指令实时实现所在的机器人手臂机械关节的运动或停止，监测模块监视所在机器人手臂机械关节上的电机的实时运转情况，并测量采集电机的实时运转信息，中央控制单元由中央控制模块和对应的专用无线模块组成，输入输出系统主要由控制面板和对应的专用无线模块组成，各机械关节动作执行子单元分别带有另外的专用无线模块，各无线模块连接组建无线移动网络系统，位于无线移动网络系统中的各个无线模块独立运算并主动搜索网络信息，使输入输出系统与中央控制单元之间、中央控制单元与各个机械关节动作执行子单元之间、输入输出系统与机械关节动作执行子单元之间实现信息交换，控制面板实现操作者对机器人的启动暂停请求和任务的指令信息输入，并将指令信息经过无线移动网络系统传递至中央控制模块，中央控制模块通过无线移动网络系统实时采集各个机器人的不同手臂机械关节的运动信息，并收集来自控制面板的指令信息，经过计算处理后，形成运行指令再通过其专用的无线模块经由无线移动网络系统，发送给各个机器人手臂机械关节上的电机驱动器，监测模块将测量采集电机的实时运转信息通过对应的无线模块经由无线移动网络系统，反馈至中央控制模块。
作为本发明优选的技术方案，上述输入输出系统还包括显示器，控制面板向中央控制模块发送请求显示多自由度手臂的各个机械关节的机械运动情况和当前任务执行进度的信息，中央控制模块通过其专用的无线模块经由无线移动网络系统，发送给显示器进行显示。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明针对传统线缆信号传输方式的不足，利用无线移动网络技术实现机器人上控制器与各个驱动器、监测单元之间的实时通讯，使机器人手臂关节运行的故障率显著降低，使机器人施工和维护更加方便，控制更加稳定，尤其适用于复杂化多元化的多自由度机器人的智能控制。
附图说明
图1为本发明实施例一多自由度机器人无线控制系统信号连接关系示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，参见图1，一种多自由度机器人无线控制系统，包括中央控制单元2、输入输出系统1和机器人的不同手臂上独立运行的一系列机械关节动作执行子单元3组成，机械关节动作执行子单元3由电机驱动器7、电机8和监测模块9构成，在同一机器人手臂机械关节上，电机8根据电机驱动器7的运动指令实时实现所在的机器人手臂机械关节的运动或停止，监测模块9监视所在机器人手臂机械关节上的电机8的实时运转情况，并测量采集电机8的实时运转信息，其特征在于：中央控制单元2由中央控制模块6和对应的专用无线模块4组成，输入输出系统1主要由控制面板5和对应的专用无线模块4组成，各机械关节动作执行子单元3也分别带有另外的专用无线模块4，各无线模块4连接组建无线移动网络系统，位于无线移动网络系统中的各个无线模块4独立运算并主动搜索网络信息，使无线移动网络系统实现输入输出系统1与中央控制单元2之间、中央控制单元2与各个机械关节动作执行子单元3之间、输入输出系统1与机械关节动作执行子单元3之间的信息交换，控制面板5实现操作者对机器人的启动暂停请求和任务的指令信息输入，并将指令信息经过无线移动网络系统传递至中央控制模块6，中央控制模块6通过无线移动网络系统实时采集各个机器人的不同手臂机械关节的运动信息，并收集来自控制面板5的指令信息，经过计算处理后，形成运行指令再通过其专用的无线模块4经由无线移动网络系统，发送给各个机器人手臂机械关节上的电机驱动器7，监测模块9将测量采集电机8的实时运转信息通过对应的无线模块4经由无线移动网络系统，反馈至中央控制模块6。
在本实施例中，参见图1，多自由度机器人无线控制系统包括皆带有无线模块4的输入输出系统1、中央控制单元2和由多个机械关节动作执行子单元3组成的多自由度手臂。其中中央控制模块6是一个具有一定信息处理能力和数据存储功能的高级子系统，该子系统通过无线移动网络系统实时采集各个机器人手臂机械关节运动信息，并收集来自控制面板5的请求与任务，通过计算形成运动指令后，发送各个机器人手臂机械关节，从而驱动各个机器人手臂机械关节协调运行，完成相应动作。
本实施例的工作原理是：
由控制面板5启动多自由度机器人后，中央控制单元2和由若干机械关节组成的多自由度手臂的机械关节动作执行子单元3都进入带电状态，此时监测模块9已经监测到机器人处于等待命令状态并将该状态反馈至控制面板5。由控制面板5输入新任务后，任务被解释并通过多个无线模块4组建的无线移动网络系统由发送至中央控制模块6，中央控制模块6计算、规划机器人手臂上各个机械关节的运动后，通过无线移动网络系统将控制命令发送至各个机械关节上的电机驱动器7，各个电机驱动器7在获得运动命令后，直接向电机8发送相应的运动指令。机器人手臂上各个机械关节的运动协同完成新任务，监测模块9监视了整个过程中包括电机8运转情况在内的各种状态并实时通过无线移动网络系统反馈至控制面板5和中央控制模块6，控制面板5会将部分或全部呈递给任务定制者或机器调试人员，中央控制模块6分析所获得的各个机械关节、电机8的实时状态并选择性保存信息。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，输入输出系统1还包括显示器，控制面板5向中央控制模块6发送请求显示多自由度手臂的各个机械关节的机械运动情况和当前任务执行进度信息，中央控制模块6通过其专用的无线模块4经由无线移动网络系统，发送给显示器进行显示，实现人与机器人的人机交互功能，使操作更加便捷。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明多自由度机器人无线控制系统的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1. 一种多自由度机器人无线控制系统，包括中央控制单元（2）、输入输出系统（1）和机器人的不同手臂上独立运行的一系列机械关节动作执行子单元（3）组成，所述机械关节动作执行子单元（3）由电机驱动器（7）、电机（8）和监测模块（9）构成，在同一机器人手臂机械关节上，所述电机（8）根据所述电机驱动器（7）的运动指令实时实现所在的机器人手臂机械关节的运动或停止，所述监测模块（9）监视所在机器人手臂机械关节上的所述电机（8）的实时运转情况，并测量采集所述电机（8）的实时运转信息，其特征在于：所述中央控制单元（2）由中央控制模块（6）和对应的专用无线模块（4）组成，所述输入输出系统（1）主要由控制面板（5）和对应的专用无线模块（4）组成，各所述机械关节动作执行子单元（3）也分别带有另外的专用无线模块（4），各所述无线模块（4）连接组建无线移动网络系统，位于所述无线移动网络系统中的各个无线模块（4）独立运算并主动搜索网络信息，使所述无线移动网络系统实现所述输入输出系统（1）与所述中央控制单元（2）之间、中央控制单元（2）与各个机械关节动作执行子单元（3）之间、输入输出系统（1）与机械关节动作执行子单元（3）之间的信息交换，所述控制面板（5）实现操作者对机器人的启动暂停请求和任务的指令信息输入，并将指令信息经过所述无线移动网络系统传递至所述中央控制模块（6），所述中央控制模块（6）通过所述无线移动网络系统实时采集各个机器人的不同手臂机械关节的运动信息，并收集来自所述控制面板（5）的指令信息，经过计算处理后，形成运行指令再通过其专用的无线模块（4）经由所述无线移动网络系统，发送给各个机器人手臂机械关节上的电机驱动器（7），所述监测模块（9）将测量采集所述电机（8）的实时运转信息通过对应的所述无线模块（4）经由所述无线移动网络系统，反馈至所述中央控制模块（6）。
2.根据权利要求1所述的多自由度机器人无线控制系统，其特征在于：所述输入输出系统（1）还包括显示器，所述控制面板（5）向中央控制模块（6）发送请求显示多自由度手臂的各个机械关节的机械运动情况和当前任务执行进度信息，所述中央控制模块（6）通过其专用的无线模块（4）经由所述无线移动网络系统，发送给所述显示器进行显示。
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