CN104483895A - 机器人外设更新设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人外设更新设备，包括上位机和所述机器人的控制板，所述上位机与所述控制板通信连接；所述控制板获取机器人外设的连接状况数据，并将该数据发送给所述上位机；所述上位机根据所述连接状况数据，更新底层代码数据库。本发明可极大的方便用户编写代码。本发明还公开了一种机器人外设更新方法。

Description

机器人外设更新设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是一种机器人外设更新设备及其方法。

背景技术

目前机器人已广泛应用于各个行业以协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作等等，机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。为了便于更好的掌握机器人技术，越来越多的科研院所、企业等都引进了机器人教学系统。这类机器人教学系统一般包含有核心控制器和相应的外设模块，通过将相应的外设模块连接至控制器从而使得教学机器人具有不同的功能。例如通过将具有传感器的检测模块连接至控制器可以利用机器人完成检测功能，通过将具有电机模块的机械臂连接至控制器可以驱动机械臂运动。为了实现更多的功能，目前控制器上接口数量和外设模块的数量都飞速增长，机器人教学中的开发环境需要用户自己根据硬件连接情况认为的完成底层代码，给初学者带来了很高的学习门槛。目前有些开发环境中，用户可以在软件中通过图标的形式手动的更改硬件连接情况，这种方式能在一定程度上减少用户书写代码的工作量，但其实仍然需要用户充分了解硬件的情况下来拖拽图标实现开发环境中的硬件连接情况。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种机器人外设更新设备及其方法。

一种机器人外设更新设备，包括:

获取模块，所述获取模块用于获取机器人外设的连接状况数据；

更新模块，所述更新模块与获取模块连接，用于根据所述连接状况数据，更新底层代码数据库。

可选的，还包括显示模块，所述显示模块以图形界面显示与获取的连接状况数据相对应的机器人外设的连接状况。

可选的，所述底层代码数据库记录有外设连接状况数据，所述更新设备运行功能程序，所述功能程序运行中调用所述底层代码数据库。

可选的，所述获取模块用于获取外设的识别码。

可选的，还包括查询模块，所述查询模块定时查询外设接口的连接情况，当检测到外设连接变动时，则通过该外设接口向已连接的外设发送查询指令，所述外设接收到查询指令后响应该查询指令，将所述外设内存储的识别码发送给所述查询模块。

可选的，所述获取模块根据所获取的识别码，得到所述连接状况数据。

可选的，所述获取模块检测到所述外设的连接改变时获取所述连接状况数据。

可选的，还包括查询模块，所述查询模块发送查询指令，获取外设当前的连接状况数据。

可选的，所述更新底层代码数据库包括更新外设的名称与连接状况。

一种机器人外设更新方法，包括：

S100：获取机器人外设的连接状况数据；

S200：根据所述连接状况数据，更新底层代码数据库。

本发明的有益效果是：本发明通过自动获取连接状况数据，根据该数据更新图形显示界面和底层代码数据库，从而使得用户不必自己根据硬件连接情况完成底层代码的编写，降低了代码编写难度；实时检测控制板发过来的外设变化信息，同时根据变化调整程序中的底层代码，以保证用户的代码修改量最低；本发明使得用户不必在充分了解硬件的情况下也能了解开发环境中的硬件连接情况，让开发环境能够自动更新硬件连接状态。上位机能够与控制板通信，解析通信信息，更新底层代码数据库，同时会以图像的形式显示硬件连接状态。

附图说明

图1是本发明更新设备的结构示意图；

图2是本发明外设的结构示意图；

图3是本发明上位机的第一图形界面图；

图4是本发明上位机的第二图形界面图；

图5是本发明上位机的第三图形界面图；

图6是本发明更新方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

如图1所示，在本发明中上位机与机器人控制板通信连接，控制板通过外设接口可以连接多个外设，这些外设可以是例如传感器、LED灯、伺服电机等，通过将不同的外设连接至机器人控制板可以使得机器人实现不同的功能。通过上位机可以为控制板编写相关的应用程序，从而实现不同的功能，例如可以通过上位机为控制板编写与控制板连接的LED灯开关程序，从而使得在满足一定条件下LED灯被点亮。所述控制板可以从外设中读取外设的信息，并将该信息发送至上位机，例如控制板可以从与之连接的温度传感器中读取温度数据，并将该数据发送给上位机。控制板与上位机之间可以采用有线、无线等通讯方式，这些通讯方式均为现有技术，在此不再详述。

图2为本发明外设的结构示意图，其包括ID芯片、功能模块、和通讯接口，除这些模块外，本发明的外设还可以包括例如电源、存储器、处理器等，在此不再详述。本发明将ID芯片、功能模块、和通讯接口等封装在一起。外设通过其上的通讯接口与控制器上的外设接口连接，这样就可以实现外设与控制器间的通讯。外设内的功能模块用于实现外设的基本功能，例如对于温度传感器而言，其功能模块可以实现对于温度的测量，这与现有的传感器相同。功能模块检测各种信号可以通过通讯接口发送给控制板；对于伺服电机而言，功能模块可以为现有的普通伺服电机，可以通过在现有普通伺服电机上加装通讯接口和ID芯片从而形成本发明的外设。本发明外设内还设置有ID芯片，ID芯片内存储有该外设的唯一识别码(ID)，通过该识别码，控制器可以识别出外设的类型。识别码可以是一串字符串，其字符串的不同位具有不同的含义，例如对于温度传感器而言，其识别码可以是ac#q125789，识别码的前4位代表该外设的类型，该例中ac#q即代表该外设为温度传感器，识别码的后6位代表该外设的编号，即该温度传感器的编码为125789。

本发明中控制板可以检测外设的连接情况，例如控制板会定时查询各端口的连接状况，例如，控制器可以通过不断扫描外设接口来判断是否有外设接入，扫描间隔可以设置为100ms等，当有外设与外设接口连接后，控制器内产生中断，发出查询指令。接收到查询指令后ID芯片会将识别码发送给控制板，控制板解析该识别码从而判断出当前端口所连接的外设的类型，例如当从控制器的1#接口接收到ac#q125789后，控制板即可以判断出当前1#接口所连接的为温度传感器，在检测完外设的连接情况后，控制板会将该连接状况发送给上位机。

控制板可以定时或当外设变动时向上位机发送外设的连接状况信息。例如控制板可以每隔1S将外设状况信息发送给上位机。更优选的是当外设连接状况出现变动时向上位机发送连接状况信息，这样可以便于上位机及时获得外设变动情况。例如当控制器的1#接口由温度传感器变为LED灯后，或者原悬空的4#接口连接上伺服电机后等等，与以前连接状况不同的变动均可以称之为外设变动情况，控制板检测到外设变动后会将新的外设连接状况发送至上位机。控制板可以通过比较同一接口所接收到的识别码来判断该接口的外设是否改变，例如之前1#接口接收的识别码为ac#q，而之后接收到的识别码为bp3d，则代表该接口的外设由温度传感器变为了LED灯，控制板将变换后的连接状况发送至上位机。

上位机中包含可对机器人控制板进行操作的软件，通过上位机中的显示模块可以以图形界面实时显示控制板的连接情况。具体而言，上位机中包含存储有各个外设图形的数据库，当上位机与控制板连接后，上位机可以向控制板发送查询指令，查询控制板当前外设的连接情况。控制板收到查询指令后，会响应该查询指令，获取当前与控制板相连接的各外设的特征码，根据获得的特征码得到外设的连接状况，并将外设连接状况数据发送给上位机，上位机根据连接状况数据调用外设图形的数据库中相应的外设的图标，并在图形界面上将连接状况显示出来。例如，当上位机与控制板连接后，上位机可以向控制板发送查询指令，控制板会响应该查询指令，获取当前与控制板相连接外设的连接状况，获取的外设连接状况数据为11号脚连接有温度传感器、12号角连接有湿度传感器、15号角连接有伺服电机，控制板将这些数据发送给上位机，上位机收到该数据后会显示如图3所示的图形界面。在该界面中控制器的11号角连接有温度传感器，12号角连接有湿度传感器，15号角连接有伺服电机，其与控制板的实际连接状况相一致。

进一步的，可以在外设连接状况改变时相应的实时改变图形界面的显示情况。为了能实时改变图形界面的显示情况，当有外设接入或拔出控制板时，控制板均会将外设连接状况数据发送给上位机，上位机根据获得的数据实时改变图形界面显示情况。例如对于图4而言，当控制板的14、16号角接入控制杆时，控制板检测外设的连接情况，将外设连接状况数据发送给上位机，这一发送的数据为11号脚连接有温度传感器、12号角连接有湿度传感器、15号角连接有伺服电机、14号角连接控制杆、16号角连接控制杆，上位机收到该数据后在数据库中查询到温度传感器、湿度传感器、伺服电机、接控制杆的图标后，将这些图标显示于图形界面相应位置，如图4所示，其与图3不同之处在于该图形界面上14、16号角已经显示控制板连接了机器人控制杆。相应的，当与控制板连接的外设拔出控制板插槽时，控制板也会将外设连接状况数据发送给上位机，例如当伺服电机从控制板插槽拔出后，控制板会将连接状况数据发送给上位机，这一数据为11号脚连接有温度传感器、12号角连接有湿度传感器、14号角连接控制杆、16号角连接控制杆，上位机收到该数据后会将图形界面变为如图5所示，在图5中伺服电机的图标不再显示。

为了能使控制板和相应外设实现不同的功能，需要工作人员在开发环境中，为控制板或外设编写相应的程序代码。例如对于与控制板连接的温度传感器和伺服电机而言，用户可以编写如下代码：SET temp=11#，motor=15#；IF temp>=30，motor=ON。这一语句表示，温度传感器与控制板的11号角连接，伺服电机与控制板的15号角连接，当温度传感器检测到的温度值大于等于30度时，伺服电机开始工作。但在实际使用时，用户经常会频繁的更换外设的连接接口，例如用户会将温度传感器从11号接口换接至1号接口，会将伺服电机从15号接口换接至2号接口等等，通常情况下用户仅仅是想调整这些外设的连接接口而保持相应外设的功能不变，当用户会将温度传感器从11号接口换接至1号接口，会将伺服电机从15号接口换接至2号接口后，依然想实现当温度传感器检测到的温度值大于等于30度时，伺服电机开始工作这一功能，此时用户就需要修改代码，重新定义外设的连接状况，代码会修改为：SET temp=1#，motor=2#；IF temp>=30，motor=ON。这样的做法存在很大的缺陷，例如当存在海量的外设（例如上百个）时，当个别外设的连接状况改变时，需要对整个代码做全面修改，这一工作量是巨大且繁琐的，在这一修改过程中也极易发生错误。

为了克服这一缺陷，本发明增加了底层代码数据库，在获得外设的连接状况数据后同时更新该底层代码数据库。该底层代码数据库记录了控制板外设连接状况数据，通过与控制板的通信实现硬件底层代码的自动更新，上位机实时检测控制板发过来的外设变化信息，同时根据变化调整程序中的底层代码，这样便极大的减少了用户修改代码的工作量。例如原外设的连接状况数据为11号脚连接有温度传感器、12号角连接有湿度传感器、15号角连接有伺服电机、14号角连接控制杆、16号角连接控制杆，则底层代码数据库中会存储如下信息：

表1

名称	连接状况
		Temp	11#
Humidity	12#
		Motor	15#
Controller1	14#
		Controller2	16#

同样为了实现当温度传感器检测到的温度值大于等于30度时，伺服电机开始工作这一功能，用户只需要编写代码：IF temp>=30，motor=ON。在程序运行过程中，会自动读取底层代码数据库中会存储的连接状况信息，并根据底层代码数据库的存储信息，控制相应的外设。对于上述代码而言，程序在运行过程中会从表1中获得温度传感器与伺服电机的连接情况，从而根据该连接情况判断控制板11#角接收的数据是否大于30度，若大于30度，则从控制板的15号角输出伺服电机的驱动信息，完成对伺服电机的驱动。

本发明还可以更新该底层代码数据库，这样做可以使得当外设的连接状况改变时，用户不必全面的修改程序代码。接上例，如当温度传感器由11角换接至1号角，伺服电机由15号角换接至2号角后，上位机会根据获得的连接状况数据更新底层代码数据库，上位机会根据获得的连接状况数据为：1号脚连接有温度传感器、12号角连接有湿度传感器、2号角连接有伺服电机、14号角连接控制杆、16号角连接控制杆，则相应的底层代码数据库更新为如下表所示：

表2

名称	连接状况
		Temp	1#
Humidity	12#
		Motor	2#
Controller1	14#
		Controller2	16#

同样为了实现当温度传感器检测到的温度值大于等于30度时，伺服电机开始工作这一功能，用户此前编写的代码：IF temp>=30，motor=ON，在更新完底层代码数据库后用户无需对此前编写的代码做任何修改，依然可以完成此前的功能。具体而言，在程序运行过程中，会自动读取底层代码数据库中会存储的连接状况信息，并根据底层代码数据库的存储信息，控制相应的外设。对于上述代码而言，程序在运行过程中会从表2中获得温度传感器与伺服电机的连接情况，从而根据该连接情况判断控制板1#角接收的数据是否大于30度，若大于30度，则从控制板的2号角输出伺服电机的驱动信息，完成对伺服电机的驱动。

如图6所示，相应的，本发明还提供一种机器人外设更新方法，包括：S100：获取机器人外设的连接状况数据；S200：根据所述连接状况数据，更新底层代码数据库。

本发明通过自动获取连接状况数据，根据该数据更新图形显示界面和底层代码数据库，从而使得用户不必自己根据硬件连接情况完成底层代码的编写，降低了代码编写难度；实时检测控制板发过来的外设变化信息，同时根据变化调整程序中的底层代码，以保证用户的代码修改量最低；本发明使得用户不必在充分了解硬件的情况下也能了解开发环境中的硬件连接情况，让开发环境能够自动更新硬件连接状态。上位机能够与控制板通信，解析通信信息，更新底层代码数据库，同时会以图像的形式显示硬件连接状态。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种机器人外设更新设备，其特征在于，包括:

获取模块，所述获取模块用于获取机器人外设的连接状况数据；

更新模块，所述更新模块与获取模块连接，用于根据所述连接状况数据，更新底层代码数据库。

2.根据权利要求1所述的外设更新设备，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块以图形界面显示与获取的连接状况数据相对应的机器人外设的连接状况。

3.根据权利要求1所述的机器人外设更新设备，其特征在于，所述底层代码数据库记录有外设连接状况数据，所述更新设备运行功能程序，所述功能程序运行中调用所述底层代码数据库。

4.根据权利要求1所述的机器人外设更新设备，其特征在于，所述获取模块用于获取外设的识别码。

5.根据权利要求4所述的机器人外设更新设备，其特征在于，还包括查询模块，所述查询模块定时查询外设接口的连接情况，当检测到外设连接变动时，则通过该外设接口向已连接的外设发送查询指令，所述外设接收到查询指令后响应该查询指令，将所述外设内存储的识别码发送给所述查询模块。

6.根据权利要求4所述的机器人外设更新设备，其特征在于，所述获取模块根据所获取的识别码，得到所述连接状况数据。

7.根据权利要求1所述的机器人外设更新设备，其特征在于，所述获取模块检测到所述外设的连接改变时获取所述连接状况数据。

8.根据权利要求1所述的机器人外设更新设备，其特征在于，还包括查询模块，所述查询模块发送查询指令，获取外设当前的连接状况数据。

9.根据权利要求1所述的机器人外设更新设备，其特征在于，所述更新底层代码数据库包括更新外设的名称与连接状况。

10.一种机器人外设更新方法，其特征在于，包括：

S100：获取机器人外设的连接状况数据；

S200：根据所述连接状况数据，更新底层代码数据库。