CN104793586B - 一种利用nfc技术于机械手臂实现通讯的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法。所述通讯方法由以下部分构成：机械手臂硬件执行单元、机械手臂信息处理单元、集成NFC模块的机械手臂控制单元、终端NFC信息读写设备。所述通讯方法通过终端NFC信息读写设备与集成NFC模块的机械手臂控制单元进行非接触式数据通讯；所述集成NFC模块的机械手臂控制单元将信息传递到机械手臂信息处理单元；机械手臂硬件执行单元接收到机械手臂信息处理单元信号后完成相应的执行动作或反馈相应的数据信息。本发明通过NFC非接触式通讯使得机械手臂在建立通讯时操作方便快捷、无需线缆接插，节约空间,移植性强，增加了机械手臂数据通讯的灵活性。

Description

一种利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法

技术领域：

本发明属于机械手臂技术领域，具体涉及利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法。

背景技术：

机械手臂广泛应用于半导体制造、工业、医疗、军事、以及太空探索等领域。机械手臂能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业。

目前，机械手臂在工作过程中读取分析当前运行参数，工况位置信息，报警故障信息等，需要通过通讯线缆与电脑或者工控机建立连接之后，利用人机界面软件实现信息交互。这种方式占据的空间位置多，硬件接线多，移动性、快捷性和便利性不够强。但随着带有NFC功能的终端设备的快速发展，越来越多的功能可以通过NFC终端来实现，它们具有携带方便，获取、传递信息快捷的优点。而带有NFC（近距离无线通讯技术）模块的设备更加扩大了移动设备的应用领域，例如手机支付、刷公交、刷门禁等。NFC 设备识别工作无须人工干预，任意两个设备（如移动电话）接近而不需要线缆接插，就可以实现相互间的通讯，满足任何两个无线设备间的信息交换、内容访问、服务交换。

本发明就是利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法。将NFC功能集成到机械手臂中，利用终端NFC 读写设备，配以相应的APP应用软件或其他交互界面，实现方便快捷实时的，将机械手臂与信息处理设备进行信息交互。方便了操作、维护人员对机械手臂的参数设置、数据备份，问题分析的处理以及共享。

发明内容：

本发明针对现有机械手臂通讯建立方法、硬件接线较为复杂等不足之处，提出的一种通讯方法的改进。

本发明的目的在于提出一种利用NFC技术于机械手臂行业实现非接触式通讯的方法。集成了NFC功能的机械手臂在建立通讯时操作方便快捷、无需线缆接插，节约空间,移植性强可应用于不同种类的机械手臂。亦可多台机械手臂联机，将多台信息上传至机械手臂控制单元后通过控制单元NFC设备与终端NFC信息读写设备进行信息交互，实现一对多的交互形式。并且通过终端NFC信息读写设备的互联网功能还能实现数据的远距离传输与共享。

本发明利用NFC技术于机械手臂行业实现非接触式通讯的方法具有以下技术特点：

集成了NFC模块的机械手臂控制单元与终端NFC信息读写设备通讯时可实现非接触式通讯方式，建立通讯轻松快捷，能实现近距离无线通讯，无需外接大量的信号传输线缆，只需两个具有NFC功能的设备在感应区域内即可快速的建立通讯连接，进而实现信息交换、内容访问、服务交换。而目前没有利用NFC技术的普通机械手臂与电脑或者工控机建立通讯时需要硬件接线的支持，通讯参数的设置以及通讯线缆的连接，也会由于不同厂家的机械手臂通讯接口形式的不同而产生差异。因而在调试应用过程出现故障的几率也会增大。而利用NFC技术的机械手臂在进行通讯时就减少了由此带来的繁琐的调试过程以及复杂的硬件接线，同时也避免了通讯线由于受到其他线缆产生的电磁干扰而造成的数据传输的不稳定性。

集成了NFC技术的机械手臂通讯方式相比其他无线传输通讯方式安全性能更高。NFC技术面向近距离交易，适用于重要或敏感信息等数据的交互。近距离通讯不易受外界环境的影响，同时也保证了数据的安全性。在这样小的通讯范围内，完全可以放心地进行通讯，如果需要更高的安全性，可以使用带智能卡技术的NFC，智能卡技术内置了重载加密认证功能。

集成了NFC技术的机械手臂可应用范围广泛。由于NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准，这种广泛应用性，有利于应用于不同领域的机械手臂在通讯方面的产业化标准化以及该发明的推广以及广泛应用。

集成了NFC模块的机械手臂可与带有NFC功能的终端读写设备配合应用，在终端开发相应的APP软件即可实现数据的异地共享与传递。用户只需下载相应的APP软件和授权，即可在不同的NFC终端读写设备随时随地的读取或者下发机械手臂的通讯,实现可视化的人机数据交互。

NFC通讯技术的带宽虽不及蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术，但是这种低带宽的技术正适用于机械手臂行业，这是由于机械手臂的通讯数据量少，不存在诸如音视频流等需要较高带宽的要求，能迅速完成数据的传输功能，因此在机械手臂行业应用此种通讯完全可以满足行业内数据传输速度的需要。

本发明技术方案能够实现以上所述优点。所述通讯方法由以下部分构成：机械手臂硬件执行单元、机械手臂信息处理单元、集成NFC模块的机械手臂控制单元、终端NFC信息读写设备。所述通讯方法通过终端NFC信息读写设备与集成NFC模块的机械手臂控制单元进行非接触式数据通讯；所述集成NFC模块的机械手臂控制单元将信息传递到机械手臂信息处理单元；机械手臂硬件执行单元接收到机械手臂信息处理单元信号后完成相应的执行动作或反馈相应的数据信息。

附图说明：

本发明的上述优点以及实施方式的描述结合下面附图将变得清晰且容易理解，其中：

图1是现有机械手臂实现通讯的系统示意图；

图2是本发明利用NFC技术实现单台机械手臂通讯的系统示意图；

图3是本发明利用NFC技术实现多台机械手臂通讯的系统示意图；

图4是本发明利用NFC终端读写设备实现异地数据传输功能示意图。

具体实施方式：

图2所示是本发明通过NFC技术实现单台机械手臂通讯的系统示意图。机械手臂硬件执行单元201、机械手臂信息处理单元202、集成NFC模块的机械手臂控制单元203、端NFC读写设备204。

如图2机械手臂硬件执行单元201通过电缸、马达电机、传感器等硬件完成相应的指令同时反馈状态信息。所述执行单元与机械手臂信息处理单元202通过电气网络接线连接。

如图2机械手臂信息处理单元202根据通讯协议与集成NFC模块的机械手臂控制单元203建立连接，实现实时数据交互。所述信息处理单元其功能是：将所述控制单元的信号转换成所述执行单元所需要的电气信号完成相应的执行动作，并将传感器的电气信号转换成所述控制单元所需的数字信号完成执行器现场信息的反馈。

所述集成NFC模块的机械手臂控制单元203与所述机械手臂信息处理单元202进行实时交互。所述控制单元根据通讯协议实现对所述机械手臂信息处理单元其运行参数，工况位置，以及报警信息等数据的读写。所述控制单元将数据做缓存和存储以免再传输过程出现数据的遗漏和丢失，并通过控制单元中的NFC功能与终端NFC读取设备进行数据交互。由于NFC芯片体积小，耗能低，成本低廉、方便易用，只需很小的空间即可集成与控制单元中，无需消耗大量的人力物力即可实现方便快捷的非接触式通讯功能。

如图2所示所述终端NFC读写设备204与所述控制单元203信息交互。所述终端设备只需接近感应区即可获取机械手臂的通讯信息。所述终端NFC读写设备与所述控制单元中植入的NFC设备都有多种工作模式可以切换使用，一是点对点通讯，二是NFC设备可以是一台RFID标签读取器，可以读取13.56MHz（ISO-15693标准）的电子标签，另外NFC设备也可以变成一个电子标签，其它电子标签读取器，可以读取其中的信息，并进行必要的操作。所述终端NFC读写设备取代了现有机械手臂通讯方法中图1所示的电脑或者工控机104，减少了图1中线束103的连接。终端NFC设备只需接近控制器集成的NFC设备即可实现连接，进行设备之间的通讯。

图3所示是本发明利用NFC技术实现多台机械手臂通讯的系统示意图。包括：多台机械手臂独立单元301-306、集成NFC功能的机械手臂主控制单元308、终端NFC读写设备307。集成NFC功能的机械手臂主控制单元308对不同编址的不同机械手臂独立单元301-306的信息处理单元的数据通过不同的通讯协议解析数据包，读取不同地址的机械手臂的信息，下达对不同地址的机械手臂的不同指令；同时与终端NFC读写设备307实现数据交互，包括不同地址的机械手臂的信息上传和终端设备对不同地址机械手臂的指令的下达。这样通过一台终端NFC读写设备即可实现与多台机械手臂的通讯。

如图4中在终端NFC读写设备401开发APP应用软件实现通讯数据的可视化操作，利用终端NFC读写设备互联网功能上传云端402，即可实现远距离数据传输到另外的异地终端NFC读写设备403中，可以在多地区同时实现数据的共享。同时在APP软件中还可以实现更多功能，例如，数据的参数的查询，修改参数设置，报警信息的处理，数据的备份，问题的分析。对于不同的使用者可以授予不同的权限，完成不同的功能，比如，低权限的用户只能查询数据，了解机械手臂当前的工况位置；高权限的则可以修改参数，备份数据，分享数据，上传云端等等，任何移动终端能实现的功能都可以随时个性化开发。

Claims (5)

1.一种利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法，其特征在于包括：机械手臂硬件执行单元、机械手臂信息处理单元、集成NFC模块的机械手臂控制单元、终端NFC信息读写设备，其中，

机械手臂硬件执行单元通过电缸、马达电机、传感器硬件完成相应的指令同时反馈状态信息，所述机械手臂硬件执行单元与机械手臂信息处理单元通过电气网络接线连接，所述机械手臂信息处理单元根据通讯协议与集成NFC模块的机械手臂控制单元建立连接，实现实时数据交互；

所述机械手臂信息处理单元其功能是：将所述集成NFC模块的机械手臂控制单元的信号转换成所述执行单元所需要的电气信号完成相应的执行动作，并将传感器的电气信号转换成所述控制单元所需的数字信号完成执行器现场信息的反馈；

通过终端NFC信息读写设备与集成NFC模块的机械手臂控制单元进行非接触式数据通讯；所述集成NFC模块的机械手臂控制单元将信息传递到机械手臂信息处理单元；所述机械手臂硬件执行单元接收到机械手臂信息处理单元信号后完成相应的执行动作并反馈相应的数据信息，

所述终端NFC信息读写设备其功能是开发APP应用软件将读写数字信息转换为可视化操作界面，界面功能包括数据的参数的查询，修改参数设置，报警信息的处理，数据的备份，问题的分析，使用者权限授予，并且，终端NFC信息读写设备与所述控制单元中植入的NFC模块都有多种工作模式切换使用，一是点对点通讯，二是NFC模块可以是一台RFID标签读取器，读取13.56MHz的电子标签，另外NFC模块也变成一个电子标签，其它电子标签读取器读取其中的信息，并进行必要的操作；

所述集成NFC模块的机械手臂控制单元对不同编址的不同机械手臂的信息处理单元的数据通过不同的通讯协议解析数据包，读取不同地址的机械手臂的信息，下达对不同地址的机械手臂的不同指令；同时与终端NFC信息读写设备实现数据交互，包括不同地址的机械手臂的信息上传和终端NFC信息读写设备对不同地址机械手臂的指令的下达。

2.根据权利要求1所述利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法，其特征在于：通过所述控制单元编写通讯协议实现对所述机械手臂信息处理单元运行参数设置，工况位置读取，报警信息读取数据的读写。

3.根据权利要求1所述利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法，其特征在于：所述控制单元对读写数据做缓存和存储，并通过控制单元中的NFC功能与终端NFC信息读取设备进行数据交互。

4.根据权利要求1所述利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法备，其特征在于：终端NFC信息读写设备通过连接互联网上传云端，将数据与远距离异地端设备实现数据共享。

5.根据权利要求1所述利用NFC技术于机械手臂实现通讯的方法，应用于多台机械手臂通讯，其特征在于包括：多台机械手臂独立单元、集成NFC功能的机械手臂主控制单元、终端NFC信息读写设备。