CN104639236A

CN104639236A - 一种基于光通信的机器人系统及其实现方法

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Publication number: CN104639236A
Application number: CN201310567661.8A
Authority: CN
Inventors: 褚明杰; 陈廷辉; 邹风山; 徐方; 杨奇峰; 刘世昌
Original assignee: Shenyang Siasun Robot and Automation Co Ltd
Current assignee: Shenyang Siasun Robot and Automation Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-20

Abstract

本发明提供了一种基于光通信的机器人系统及其实现方法，其中，所述基于光通信的机器人系统包括总控制单元和若干个机器人；还包括第一光通信模块和第二光通信模块；所述第一光通信模块连接总控制单元，所述第二光通信模块连接机器人，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输。通过使用光通信来进行总控制单元和机器人之间的信号传输，不但节省了电缆材料使用的成本，还节省了维护的费用，提高了设备使用的可靠性。尤其是在机器人使用数量很多的条件下，每台机器人与总控的通讯都采用光的形式，减少了现场布线的数量，现场变得简洁，便于维护。

Description

一种基于光通信的机器人系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及机器人自动化技术领域，尤其涉及一种基于光通信的机器人系统及其实现方法。

背景技术

光通讯技术是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电缆连接，因而具有广泛的开发前景。

而机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作。

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。其中，控制系统主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息。

由于串行通信所用的传输线少，传输距离长，有利于实时控制和管理，所以现有的控制系统主机与下位机器人一般通过串行总线进行通信。但是，串行总线通信，仍然存在一定不足之处：

1、数据传送效率低：传送一个字节，并行通信只需要1T的时间，而串行通信至少需要8T的时间；

2、串行总线通信仍然需要一条数据线，当下位机器人较多时，接线方式十分复杂，不利于管理。

有鉴于此，现有技术有待改进和提高。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于光通信的机器人系统及其实现方法，以解决现有技术的机器人通信系统采用串行总线所带来的传输效率低、接线不方便管理等问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于光通信的机器人系统，包括总控制单元和若干个机器人；其中，还包括第一光通信模块和第二光通信模块；所述第一光通信模块连接总控制单元，所述第二光通信模块连接机器人，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输；

其中，所述第一光通信模块接收总控制单元发出的第一电信号，并将其转化为第一光信号发送给第二光通信模块；所述第二光通信模块解调第一光信号为相应的电信号后，将其发送给机器人，再将机器人反馈的第二电信号转化为相应的第二光信号发送给第一光通信模块；第一光通信模块根据接收的第二光信号转化为电信号，发送给总控制单元。

所述的基于光通信的机器人系统，其中，所述第一光通信模块与总控制单元通过RS232端口连接。

所述的基于光通信的机器人系统，其中，所述第二光通信模块与机器人通过RS232端口连接。

所述的基于光通信的机器人系统，其中，所述第二光通信模块与机器人的连接线包括：两条数据接收线、一条数据发送线、电源线和警报输出线。

所述的基于光通信的机器人系统，其中，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输具体为通过白光LED进行信号传输。

一种所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其中，包括以下步骤：

A.所述第一光通信模块接收总控制单元发出的第一电信号，并将其转化为第一光信号发送给第二光通信模块；

B.所述第二光通信模块解调第一光信号为相应的电信号后，将其发送给机器人，再将机器人反馈的第二电信号转化为相应的第二光信号发送给第一光通信模块；

C.所述第一光通信模块根据接收的第二光信号转化为电信号，发送给总控制单元。

所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其中，所述第一光通信模块与总控制单元通过RS232端口连接。

所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其中，所述第二光通信模块与机器人通过RS232端口连接。

所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其中，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输具体为通过白光LED进行信号传输。

所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其中，所述第二光通信模块与机器人的连接线包括：两条数据接收线、一条数据发送线、电源线和警报输出线。

本发明提供的一种基于光通信的机器人系统及其实现方法，通过使用光通信来进行总控制单元和机器人之间的信号传输，不但节省了电缆材料使用的成本，还节省了维护的费用，提高了设备使用的可靠性。尤其是在机器人使用数量很多的条件下，每台机器人与总控的通讯都采用光的形式，减少了现场布线的数量，现场变得简洁，便于维护。

附图说明

图1为本发明的基于光通信的机器人系统的具体实施例的示意图。

图2为本发明的基于光通信的机器人系统的具体实施例中机器人与第二光通信模块的接线示意图。

图3为本发明的基于光通信的机器人系统的实现方法的流程图。

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明的基于光通信的机器人系统的具体实施例的示意图。如图所示，所述基于光通信的机器人系统，包括总控制单元和若干个机器人（机器人1到机器人N）；还包括第一光通信模块和第二光通信模块；所述第一光通信模块连接总控制单元，所述第二光通信模块连接机器人，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输。

其中，第一、第二光通信模块用于实现光信号和电信号的转化。所述第一光通信模块接收总控制单元发出的第一电信号，并将其转化为第一光信号发送给第二光通信模块；所述第二光通信模块解调第一光信号为相应的电信号后，将其发送给机器人，再将机器人反馈的第二电信号转化为相应的第二光信号发送给第一光通信模块；第一光通信模块根据接收的第二光信号转化为电信号，发送给总控制单元。

下面通过一具体的实施例来说明上述机器人系统是如何实现光通信的。

当总控制单元根据用户输入的控制指令发出相应的控制信号时，其将控制信号（此时为电信号）传输至所与所述总控制单元相连的第一光通信模块处，第一光通信模块接收总控制单元发出的控制信号，将其转化为相应的光信号，并传输至第二光通信模块（在本系统中，每一机器人上均连接一第二光通信模块）。第二光通信模块将接收到的光信号转化为相应的电信号，传输给与其连接的机器人，此时，相当于机器人接收到总控制单元发送的控制指令，根据所述控制指令，机器人完成相应的动作。

当机器人需要反馈相应的信号时（比如机器人传感器采集到的信号），机器人将所述电信号发送至第二光通信模块，第二光通信模块将其转化为相应的光信号，发送给第一光通信模块，第一光通信模块再将其进行光电转化成相应的电信号发送至总控制单元。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，所述的基于光通信的机器人系统中，所述第一光通信模块与总控制单元通过RS232端口连接。RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

另外，所述第二光通信模块与机器人也可以通过RS232端口连接。

更进一步地，如图2所示，所述的基于光通信的机器人系统中，所述第二光通信模块与机器人的连接线包括：两条数据接收线、一条数据发送线、电源线和警报输出线。即图中所示，机器人的端口的接收数据端口连接第二光通信模块的CD接口和RD接口；发送数据端口连接第二光通信模块的SD接口；第二光通信模块的SG接口接地；警报输出端口通过一发光二极管连接第二光通信模块的相应接口。

将LED照明灯组成可见光无线通信系统的研究工作，在日本首先开展，并得到日本政府的重视。光通讯技术受到环境中其他光源等环境的影响比较严重，当环境中存在多个光通信源时，两个光源同时发送信息时，会对其他光源进行影响。更进一步地，经过研究发现，目前室内无线通信能满足要求的最好选择就是白光LED。白光LED在提供室内照明的同时，被用作通信光源有望实现室内无线高速数据接入。

另外本发明还提供了一种是上述的基于光通信的机器人系统的实现方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1.所述第一光通信模块接收总控制单元发出的第一电信号，并将其转化为第一光信号发送给第二光通信模块；

S2.所述第二光通信模块解调第一光信号为相应的电信号后，将其发送给机器人，再将机器人反馈的第二电信号转化为相应的第二光信号发送给第一光通信模块；

S3.所述第一光通信模块根据接收的第二光信号转化为电信号，发送给总控制单元。

进一步地，所述的基于光通信的机器人系统的实现方法中，所述第一光通信模块与总控制单元通过RS232端口连接。

进一步地，所述的基于光通信的机器人系统的实现方法中，所述第二光通信模块与机器人通过RS232端口连接。

进一步地，所述的基于光通信的机器人系统的实现方法中，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输具体为通过白光LED进行信号传输。

进一步地，所述的基于光通信的机器人系统的实现方中，所述第二光通信模块与机器人的连接线包括：两条数据接收线、一条数据发送线、电源线和警报输出线。

上述方法的步骤细节都已经在基于光通信的机器人系统进行了详细描述，这里就不多做赘述了。

综上所述，本发明提供的一种基于光通信的机器人系统及其实现方法，其中，所述基于光通信的机器人系统包括总控制单元和若干个机器人；还包括第一光通信模块和第二光通信模块；所述第一光通信模块连接总控制单元，所述第二光通信模块连接机器人，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输。通过使用光通信来进行总控制单元和机器人之间的信号传输，不但节省了电缆材料使用的成本，还节省了维护的费用，提高了设备使用的可靠性。尤其是在机器人使用数量很多的条件下，每台机器人与总控的通讯都采用光的形式，减少了现场布线的数量，现场变得简洁，便于维护。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于光通信的机器人系统，包括总控制单元和若干个机器人；其特征在于，还包括第一光通信模块和第二光通信模块；所述第一光通信模块连接总控制单元，所述第二光通信模块连接机器人，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输；

2.根据权利要求1所述的基于光通信的机器人系统，其特征在于，所述第一光通信模块与总控制单元通过RS232端口连接。

3.根据权利要求1所述的基于光通信的机器人系统，其特征在于，所述第二光通信模块与机器人通过RS232端口连接。

4.根据权利要求3所述的基于光通信的机器人系统，其特征在于，所述第二光通信模块与机器人的连接线包括：两条数据接收线、一条数据发送线、电源线和警报输出线。

5.根据权利要求1所述的基于光通信的机器人系统，其特征在于，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输具体为通过白光LED进行信号传输。

6.一种如权利要求1所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其特征在于，所述第一光通信模块与总控制单元通过RS232端口连接。

8.根据权利要求6所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其特征在于，所述第二光通信模块与机器人通过RS232端口连接。

9.根据权利要求6所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其特征在于，所述第一光通信模块和第二光通信模块之间通过光进行信号传输具体为通过白光LED进行信号传输。

10.根据权利要求8所述的基于光通信的机器人系统的实现方法，其特征在于，所述第二光通信模块与机器人的连接线包括：两条数据接收线、一条数据发送线、电源线和警报输出线。