CN104238514A - 节能型多频段工业机器人无线示教控制器 - Google Patents

Abstract

一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，该控制器包括按钮开关、无线发射接收模块、供电电源、处理器、功能键盘区、显示屏；所述按钮开关通过控制电路的启闭，可实现该按钮开关在示教控制器相应控制功能；所述无线发射接收模块与按钮开关及处理器相连，且无线发射接收模块具有不同频段；功能键盘区与处理器及显示屏相连，所述功能键盘区包括对机器人进行示教编程所需的所有操作键和按钮，用以实现对机器人进行示教操作、对程序文件进行编辑管理、示教检查、再现运行等功能，同时将必要的操作提示、报警信息、程序文件等显示到显示屏上；供电电源为无线示教控制器的供电设备，供电电源与无线发射接收模块相连。

Description

节能型多频段工业机器人无线示教控制器

技术领域

本发明涉及一种能够同时控制多个/单独控制一个工业机器人的节能型的无线示教控制器，尤其涉及一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，属于机器人控制领域。

背景技术

全球制造业自动化的转型需求，极大地带动了自动化装备市场的发展。在第三次工业革命推动下，全球或将引爆工业机器人市场需求。

传统的手持示教控制器与主控制器的通讯线缆对编程操控人员造成了束缚，对操控的安全性和方便性造成极大影响，因此，无线示教控制器应运而生。

例如，申请公布号CN 103092174A的专利公开了一种工业机器人无线示教控制器。文献中，实现了手持示教器与主控制器的无线通讯连接，极大地方便了机器人编程操作人员，减少了劳动力和生产成本。

然而，随着生产流程的一体化、多机器人协同工作的实现，其无线示教器的数量也不断增加，用户对目标机器人的示教控制器的选择容易造成混淆，导致因示教控制器的混乱而造成操作错误。同时，大量无线示教器的使用，也造成了供电能耗的浪费。因此，节能型多频段工业机器人无线示教控制器具有良好的市场前景。

发明内容

为了克服现有不足,本发明的目的在于提供一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，能够轻松实现同时控制多个/单独控制一个工业机器人。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，该控制器包括按钮开关、无线发射接收模块、供电电源、处理器、功能键盘区、显示屏；所述按钮开关通过控制电路的启闭，可实现该按钮开关在示教控制器相应控制功能；所述无线发射接收模块与按钮开关及处理器相连，且无线发射接收模块具有不同频段；功能键盘区与处理器及显示屏相连，所述功能键盘区包括对机器人进行示教编程所需的所有操作键和按钮，用以实现对机器人进行示教操作、对程序文件进行编辑管理、示教检查、再现运行等功能，同时将必要的操作提示、报警信息、程序文件等显示到显示屏上；供电电源为无线示教控制器的供电设备，供电电源与无线发射接收模块相连。

所述供电电源可采用太阳能蓄电池和备用电池两种供电方式；当有光照时由太阳能蓄电池蓄电；当蓄电池储量不足时，可以开启备用电池电源。备用电池电源既可以直接给交流负载供电，又可以经整流器后给蓄电池充电。

所述无线发射接收模块包括多频天线、分路器、滤波器、接收模块、示教盒处理器、发射模块；多频天线与分路器相连，多频天线用以接收目标机器人发出的射频模块；分路器与滤波器相连，滤波器与接收模块相连，接收模块与示教盒处理器相连，示教盒处理器与发射模块相连；无线发射接收模块设置的频段数与控制的机器人数相同。

当多频段工业机器人无线示教控制器的按钮开关被按下时，即开关闭合，其相应频段的电路连通，能够进行无线通讯。

由目标机器人发出的射频信号通过示教控制器的多频天线接收，经分路器进行窄带选频滤波，将信号分配到不同频段信道中。分路后的信号分别进入各频率带的滤波器，从而选出有用信号，滤波后的信号由接收模块接收，经放大、解调作用，使射频信号变为基带信号后，进入示教盒处理器，经由对功能键盘区的输入程序、指令，示教盒处理器进行处理运算；处理后的信号经由发射模块，将基带信号变为通带信号，搬移到所需频段上并以足够的功率发射出去，由对应频段的目标机器人进行接收处理，控制机器人进行预期动作。

根据本发明的一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器控制多个机器人的方法，包括以下步骤：

S1将示教控制器切换为待机模式，启动无线示教控制器和目标机器人。

S2判断选择的多个目标机器人是否有运动轨迹一致的情况，若有，可同时按下相同轨迹机器人的对应的按钮开关，使示教控制器与几个相同轨迹的机器人建立无线连接；若无，则按下某个目标机器人的对应的按钮开关，使示教控制器与某机器人建立无线连接。

S3判断示教控制器中是否存有已设定完成的正确程序，若有，则将示教控制器切换为再现模式；若无，则将示教控制器切换为示教模式。

S4当切换为示教模式时，使用示教控制的功能键盘区进行示教编程，使得机器人运动轨迹满足用户要求。

S5进行示教检查，检查无误后将示教程序存储。

S6判断是否所有目标机器人都进行了程序设定，若是，则将示教控制器切换为再现模式；若否，则进行下一个机器人的程序设定，重复步骤S2-S6。

S7将每个目标机器人的动作程序依次设定，并按下所有需要运行并将其程序设定完成后的目标机器人对应的按钮开关，使得对应电路连通，建立无线连接，实现实时通讯。

S8按下示教控制器的的键盘区的运行按钮，所有目标机器人会按照选定的程序进行再现运行，完成预期作业轨迹。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

通过本发明，可实现多个工业机器人同时无线控制或每个工业机器人单独无线控制，无示教盒与控制柜之间的通讯电缆的束缚，给编程操作人员带来极大的方便，提高了生产效率，节约了生产成本；太阳能蓄电池和备用电池两种供电方式，起到了节能环保的效益。

附图说明

图1是根据本发明无线示教控制器的结构示意框图。

图2是根据本发明无线示教控制器的无线通讯原理图。

图3是根据本发明无线示教控制器控制多机器人步骤图。

具体实施方式

如图1所示，本发明节能型多频段工业机器人无线示教控制器，包括4个与4个目标机器人对应的按钮开关，称为按钮开关1～4。按钮开关1～4分别与315MHz、433MHz、868MHz、915MHz频段的滤波器、si4432无线模块及示教控制器的处理器相连接。

如图2所示，当按钮开关1闭合时，315MHz频段所对应的线路1连通，同时目标机器人1开机，目标机器人的发射接收模块与无线示教控制器的线路1的发射接收模块的频率相等，同为315MHz。机器人1发出的射频信号由示教控制器的多频天线接收，经分路器进行窄带选频滤波，将信号分配到315MHz的频段信道中，经315HMz带通滤波器选出有用信号，进入接收模块，经放大、解调作用，使射频信号变为基带信号后，进入示教控制器处理器。根据已存储的程序或操作人员的现场操作指令，处理器进行响应并进行处理运算，处理后的信号经由发射模块，将基带信号变为通带信号，搬移到315MHz频段上并以20dbm(100mw)的功率发射出去，由机器人1的接收模块接收，传递给机器人1的处理器进行处理，处理器输出的控制信号输入到各轴驱动器，驱动器控制电机运转，进而使得机器人1进行预期动作。若同时按下多个按钮开关，其作用原理与单独按下某个开关相同，即可实现与按钮开关对应的多个目标机器人同时无线控制。

如图3所示，无线示教控制器共有待机、示教和再现三种模式工作状态。模式转换开关切换为待机模式，示教控制器的键盘功能区无效；模式转换开关切换为示教模式，机器人可进行示教操作；模式转换开关切换为再现模式，机器人可进行再现操作。

在选择目标机器人时，假如机器人1与2有相同的作业轨迹，则可按下按钮开关1和2，对两个机器人同时进行示教设置。若各机器人进行不同的作业轨迹，则需对各机器人分别进行不同的示教设置。

假设没有作业轨迹相同的目标机器人，即每个机器人均需示教设置。将示教控制器切换为待机模式，启动机器人和示教控制器之后，查看示教控制器中是否存有目标机器人1的已设定完成的正确程序。若有，则将示教控制器切换为再现模式；若无，则将示教控制器切换为示教模式。

当切换为示教模式时，使用示教控制的键盘区进行示教编程，使得机器人运动轨迹满足用户要求。进行示教检查，检查无误后将目标机器人1的示教程序存储。

以同样的方法依次对4个目标机器人的动作程序进行设定。当所有机器人都进行了程序设定并检查完成之后，将示教控制器切换为再现模式，按下4个目标机器人对应的按钮开关1～4。按下示教控制器的键盘区的运行按钮，4个目标机器人将按照设定的程序进行再现运行，完成预期作业轨迹。

当示教控制器中存有目标机器人的动作程序时，即可免去示教操作，直接将模式开关切换为再现模式，将已存储程序进行再现运行，避免大量重复性工作。

Claims (4)

1.一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，其特征在于：该控制器包括按钮开关、无线发射接收模块、供电电源、处理器、功能键盘区、显示屏；所述按钮开关通过控制电路的启闭，可实现该按钮开关在示教控制器相应控制功能；所述无线发射接收模块与按钮开关及处理器相连，且无线发射接收模块具有不同频段；功能键盘区与处理器及显示屏相连，所述功能键盘区包括对机器人进行示教编程所需的所有操作键和按钮，用以实现对机器人进行示教操作、对程序文件进行编辑管理、示教检查、再现运行等功能，同时将必要的操作提示、报警信息、程序文件等显示到显示屏上；供电电源为无线示教控制器的供电设备，供电电源与无线发射接收模块相连；

所述供电电源可采用太阳能蓄电池和备用电池两种供电方式；当有光照时由太阳能蓄电池蓄电；当蓄电池储量不足时，可以开启备用电池电源；备用电池电源既可以直接给交流负载供电，又可以经整流器后给蓄电池充电；

所述无线发射接收模块包括多频天线、分路器、滤波器、接收模块、示教盒处理器、发射模块；多频天线与分路器相连，多频天线用以接收目标机器人发出的射频模块；分路器与滤波器相连，滤波器与接收模块相连，接收模块与示教盒处理器相连，示教盒处理器与发射模块相连；无线发射接收模块设置的频段数与控制的机器人数相同。

2.根据权利要求1所述的一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，其特征在于：当多频段工业机器人无线示教控制器的按钮开关被按下时，即开关闭合，其相应频段的电路连通，能够进行无线通讯；

由目标机器人发出的射频信号通过示教控制器的多频天线接收，经分路器进行窄带选频滤波，将信号分配到不同频段信道中；分路后的信号分别进入各频率带的滤波器，从而选出有用信号，滤波后的信号由接收模块接收，经放大、解调作用，使射频信号变为基带信号后，进入示教盒处理器，经由对功能键盘区的输入程序、指令，示教盒处理器进行处理运算；处理后的信号经由发射模块，将基带信号变为通带信号，搬移到所需频段上并以足够的功率发射出去，由对应频段的目标机器人进行接收处理，控制机器人进行预期动作。

3.根据权利要求1所述的一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，其特征在于：一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器控制多个机器人的方法，包括以下步骤：

S1将示教控制器切换为待机模式，启动无线示教控制器和目标机器人；

S2判断选择的多个目标机器人是否有运动轨迹一致的情况，若有，可同时按下相同轨迹机器人的对应的按钮开关，使示教控制器与几个相同轨迹的机器人建立无线连接；若无，则按下某个目标机器人的对应的按钮开关，使示教控制器与某机器人建立无线连接；

S3判断示教控制器中是否存有已设定完成的正确程序，若有，则将示教控制器切换为再现模式；若无，则将示教控制器切换为示教模式；

S4当切换为示教模式时，使用示教控制的键盘区进行示教编程，使得机器人运动轨迹满足用户要求；

S5进行示教检查，检查无误后将示教程序存储；

S6判断是否所有目标机器人都进行了程序设定，若是，则将示教控制器切换为再现模式；若否，则进行下一个机器人的程序设定，重复步骤S2-S6；

S7将每个目标机器人的动作程序依次设定，并按下所有需要运行并将其程序设定完成后的目标机器人对应的按钮开关，使得对应电路连通，建立无线连接，实现实时通讯；

S8按下示教控制器的的功能键盘区的运行按钮，所有目标机器人会按照选定的程序进行再现运行，完成预期作业轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种节能型多频段工业机器人无线示教控制器，其特征在于：本发明节能型多频段工业机器人无线示教控制器，包括4个与4个目标机器人对应的按钮开关，称为按钮开关1～4；按钮开关1～4分别与315MHz、433MHz、868MHz、915MHz频段的滤波器、si4432无线模块及示教控制器的处理器相连接；

当按钮开关1闭合时，315MHz频段所对应的线路1连通，同时目标机器人1开机，目标机器人的发射接收模块与无线示教控制器的线路1的发射接收模块的频率相等，同为315MHz；机器人1发出的射频信号由示教控制器的多频天线接收，经分路器进行窄带选频滤波，将信号分配到315MHz的频段信道中，经315HMz带通滤波器选出有用信号，进入接收模块，经放大、解调作用，使射频信号变为基带信号后，进入示教控制器处理器；根据已存储的程序或操作人员的现场操作指令，处理器进行响应并进行处理运算，处理后的信号经由发射模块，将基带信号变为通带信号，搬移到315MHz频段上并以20dbm的功率发射出去，由机器人1的接收模块接收，传递给机器人1的处理器进行处理，处理器输出的控制信号输入到各轴驱动器，驱动器控制电机运转，进而使得机器人1进行预期动作；若同时按下多个按钮开关，其作用原理与单独按下某个开关相同，即可实现与按钮开关对应的多个目标机器人同时无线控制；

无线示教控制器共有待机、示教和再现三种模式工作状态；模式转换开关切换为待机模式，示教控制器的键盘功能区无效；模式转换开关切换为示教模式，机器人可进行示教操作；模式转换开关切换为再现模式，机器人可进行再现操作；

在选择目标机器人时，假如机器人1与2有相同的作业轨迹，则可按下按钮开关1和2，对两个机器人同时进行示教设置；若各机器人进行不同的作业轨迹，则需对各机器人分别进行不同的示教设置；

假设没有作业轨迹相同的目标机器人，即每个机器人均需示教设置；将示教控制器切换为待机模式，启动机器人和示教控制器之后，查看示教控制器中是否存有目标机器人1的已设定完成的正确程序；若有，则将示教控制器切换为再现模式；若无，则将示教控制器切换为示教模式；

当切换为示教模式时，使用示教控制的键盘区进行示教编程，使得机器人运动轨迹满足用户要求；进行示教检查，检查无误后将目标机器人1的示教程序存储；

以同样的方法依次对4个目标机器人的动作程序进行设定；当所有机器人都进行了程序设定并检查完成之后，将示教控制器切换为再现模式，按下4个目标机器人对应的按钮开关1～4；按下示教控制器的键盘区的运行按钮，4个目标机器人将按照设定的程序进行再现运行，完成预期作业轨迹；

当示教控制器中存有目标机器人的动作程序时，即可免去示教操作，直接将模式开关切换为再现模式，将已存储程序进行再现运行，避免大量重复性工作。