CN105703803A - 一种基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法。所述基于电力载波技术的机器人通讯系统包括机器人、电力线和电力载波转换装置，所述机器人用于将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，所述电力线用于通过载波方式将信号进行传输，所述电力载波转换装置与机器人相连，所述电力载波转换装置接收机器人发送的标准信号，将标准信号调制在一个高频载波信号上并发射到电力线上进行传输，所述电力载波转换装置还将经过电力线传输的高频调制信号从电力线路上滤出，将频率信号解调成电压信号发送到机器人控制器中实现远程控制。本发明节省了传统的电缆通讯方式的电缆材料使用的成本和维护的费用，提高了设备使用的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于机器人自动化技术领域，尤其涉及一种基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法。
背景技术
电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波技术在现有的产品应用方面已经开始推广应用，如智能家居控制网、远程抄表系统、远程路灯监控系统、电梯实现远程呼梯等。而电力载波通讯技术是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
而现有机器人工作站中机器人总控通讯方式为采用专用通讯电缆通讯方式，该通讯方式的缺点在于：耗费电缆材料的使用成本及维护成本，不利于设备使用的可靠性，尤其是在机器人使用数量很多的条件下，电缆布线数量多且杂乱，不利于维护；且通讯环境中存在电磁波干扰，影响信号传输的可靠性。随着机器人自动化技术的不断发展，如何在机器人之间采用电力载波通讯技术进行信号传输，仍然是很少见的。
发明内容
本发明提供了一种基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法，旨在解决现有的机器人电缆通讯方式耗费电缆材料的使用成本及维护成本，电缆布线数量多且杂乱，不利于维护，且通讯环境中存在电磁波干扰影响信号传输的技术问题。
本发明是这样实现的，一种基于电力载波技术的机器人通讯系统，包括机器人、电力线和电力载波转换装置，所述机器人用于将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，所述电力线用于通过载波方式将信号进行传输，所述电力载波转换装置与机器人相连，所述电力载波转换装置接收机器人发送的标准信号，将标准信号调制在一个高频载波信号上并发射到电力线上进行传输，所述电力载波转换装置还将经过电力线传输的高频调制信号从电力线路上滤出，将频率信号解调成电压信号发送到机器人控制器中实现远程控制。
本发明实施例采取的技术方案还包括：还包括输入/输出装置，所述输入/输出装置与电力载波转换装置相连，用于接收电力载波转换装置输出的电压信号，将电压信号输入到机器人控制器中。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述电力载波转换装置包括信号调制器、功率放大器和耦合发射器，所述信号调制器、功率放大器和耦合发射器依次相连，所述耦合发射器与电力线相连，信号调制器接收机器人输出的标准信号，将标准信号以调频或调幅的形式将标准信号调制在一个高频载波信号上并发送至功率放大器，所述功率放大器接收信号调制器发送的高频载波信号，对高频载波信号进行放大处理后发送至耦合发射器，所述耦合发射器将接收的放大高频载波信号发射到电力线上实现远距离传输。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述电力载波转换装置还包括信号耦合器、信号滤波器、信号解调器和信号放大器，所述信号耦合器、信号滤波器、信号解调器和信号放大器依次相连，所述信号耦合器与电力线相连，所述信号放大器与输入/输出装置相连。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述信号耦合器和信号滤波器分别将电力线传输的高频载波信号进行信号耦合和信号滤波，将高频调制信号从电力线路上滤出，并传输给信号解调器和信号放大器；所述信号解调器和信号放大器分别对接收的频率信号进行解调和放大处理，将频率信号解调成电压信号。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述电力载波转换装置还包括信号接收器，所述信号接收器一端连接电力线，另一端与信号耦合器相连，用于接收电力线传输的高频信号，并将高频信号发送至信号耦合器。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述电力载波转换装置还包括阻波器，所述阻波器设置在电力线的两端，用于保证特定频率的工频信号电流顺利通过，并阻止高频信号向变电站侧损失。
本发明实施例采取的另一技术方案为：一种基于电力载波技术的机器人通讯方法，包括：
步骤a：通过机器人将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，并将标准信号发送至电力载波转换装置；
步骤b：电力载波转换装置将标准信号调制在一个高频载波信号上，并将高频信号发射到电力线上；
步骤c：接收高频调制信号，通过线路耦合和信号滤波处理，将高频调制信号从电力线上滤出，并对接收的频率信号进行信号解调和信号放大处理，把频率信号解调成电压信号；
步骤d：通过输入/输出装置将电压信号输入到机器人控制器中进行数据处理和控制计算，并输出控制信号以实现远程控制。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述步骤b还包括：对高频信号进行放大处理后，将放大后的高频信号发射到电力线上。
本发明实施例采取的技术方案还包括：所述步骤c还包括：在电力线两端设置阻波器，通过阻波器保证信号通讯过程中特定频率的工频信号电流顺利通过，并阻止高频信号向变电站侧损失。
本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法通过将电力载波通讯技术与机器人控制器进行融合，通过电力载波对信号在电力线上调制、解调的技术，使机器人与控制器采用电力载波通讯的形式进行信息交互，不但节省了传统的电缆通讯方式的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，每台机器人与控制器的通讯都采用电力载波通讯的形式，减少了现场布线的数量，现场简洁且便于维护，并可避免通讯环境中的电磁波干扰，提高信号传输的可靠性。
附图说明
附图1是本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统的结构示意图；
附图2是本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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，是本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统的结构示意图。本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统包括机器人、电力载波转换装置、电力线、输入/输出装置及机器人控制器。其中，机器人与电力载波转换装置相连，电力载波转换装置与输入/输出装置相连，输入/输出装置相连与机器人控制器相连。机器人用于将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，并将标准信号发送至电力载波转换装置；电力载波转换装置接收机器人发送的标准信号，将标准信号调制在一个高频载波信号上并发射到电力线上，实现远距离传输；在传输的终端，电力载波转换装置将高频调制信号从电力线路上滤出，把频率信号解调成标准的TTL(Transistor-TransistorLogic，晶体管-晶体管逻辑电平)电压信号。输入/输出装置接收电力载波转换装置输出的标准TTL电压信号，将标准TTL电压信号输入到机器人控制器中，在机器人控制器内部进行各种数据处理和控制计算，并输出控制信号，最终实现远程控制。其中，机器人为工业机器人，可以理解，在本发明实施方式中，也可以采用其他类型的机器人；输入/输出装置采用输入/输出卡(I/O卡)，可以理解，在本发明实施方式中，也可以采用其他类型的输入/输出装置。
电力载波转换装置包括信号调制器、功率放大器、耦合发射器、信号耦合器、信号滤波器、信号解调器和信号放大器。其中，信号调制器、功率放大器、耦合发射器依次相连，耦合发射器与电力线相连；信号耦合器、信号滤波器、信号解调器和信号放大器依次相连，信号耦合器与电力线相连，信号放大器与输入/输出装置相连。信号调制器接收机器人输出的标准信号，将标准信号以调频或调幅的形式将标准信号调制在一个高频载波信号上并发送至功率放大器，功率放大器接收信号调制器发送的高频载波信号，对高频载波信号进行放大处理后发送至耦合发射器；耦合发射器将接收的放大高频载波信号发射到电力线上实现远距离传输。信号耦合器和信号滤波器分别将电力线传输的高频载波信号进行信号耦合和信号滤波，将高频调制信号从电力线路上滤出，并传输给信号解调器和信号放大器；信号解调器和信号放大器分别对接收的频率信号进行解调和放大处理，将频率信号解调成标准的TTL电压信号。
电力载波转换装置还包括阻波器，阻波器设置在电力线的两端，阻波器可以保证在数据通信过程中使50Hz的工频信号电流顺利通过，并阻止高频信号向变电站侧损失。在本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统中，阻波器也可以保证在数据通信过程中使其他频率的工频信号电流顺利通过。电力载波转换装置还包括信号接收器(图未示)，信号接收器一端连接电力线，另一端与信号耦合器相连，用于接收电力线传输的高频信号，并将高频信号发送至信号耦合器。
本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统实现原理为：机器人把需要传输信号源输出信号转化为标准信号，再经过信号调制器以调频或调幅的形式调制在一个高频载波信号上，然后经功率放大器和耦合发射器发射到电力线上，实现远距离传输；在传输的终端，频率信号被接收电路接收，通过信号耦合器的线路耦合以及信号滤波器的滤波，将高频调制信号从电力线路上滤出；经过信号解调器和信号放大器处理，将频率信号解调成标准的TTL电压信号；最后，通过输入/输出装置输入到机器人控制器中，在机器人控制器内部进行各种数据处理和控制计算，并输出控制信号，最终实现远程控制。
请参阅图2，是本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯方法的流程图。本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯方法包括以下步骤：
步骤100：通过机器人将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，并将标准信号发送至电力载波转换装置；
在步骤100中，机器人为工业机器人，可以理解，在本发明实施方式中，也可以采用其他类型的机器人。
步骤200：电力载波转换装置接收标准信号，经过信号调制器以调频或调幅的形式将标准信号调制在一个高频载波信号上，并对高频调制信号进行放大处理后，将放大后的高频调制信号发射到电力线上，实现远距离传输；
步骤300：接收高频调制信号，通过线路耦合和信号滤波处理，将高频调制信号从电力线上滤出，并对接收的频率信号进行信号解调和信号放大处理，把频率信号解调成标准的TTL电压信号；
在步骤300中，电力线的两端还设有阻波器，用于保证在信号通讯过程中使50Hz的工频信号电流顺利通过，并阻止高频信号向变电站侧损失；接收高频调制信号具体为：通过信号接收器接收高频调制信号，信号接收器一端连接电力线，另一端与信号耦合器相连，用于接收电力线传输的高频信号，并将高频信号发送至信号耦合器。
步骤400：通过输入/输出装置将标准TTL电压信号输入到机器人控制器中，在机器人控制器内部进行各种数据处理和控制计算，并输出控制信号，实现远程控制。
在步骤400中，通过输入/输出装置将标准TTL电压信号输入到机器人控制器具体为：通过输入/输出卡(I/O卡)将标准TTL电压信号输入到机器人控制器中。
本发明实施例的基于电力载波技术的机器人通讯系统及方法通过将电力载波通讯技术与机器人控制器进行融合，通过电力载波对信号在电力线上调制、解调的技术，使机器人与机器人控制器采用电力载波通讯的形式进行信息交互，不但节省了传统的电缆通讯方式的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，每台机器人与控制器的通讯都采用电力载波通讯的形式，减少了现场布线的数量，现场简洁且便于维护，并可避免通讯环境中的电磁波干扰，提高信号传输的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电力载波技术的机器人通讯系统，包括机器人和电力线，所述机器人用于将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，所述电力线用于通过载波方式将信号进行传输，其特征在于：还包括电力载波转换装置，所述电力载波转换装置与机器人相连，所述电力载波转换装置接收机器人发送的标准信号，将标准信号调制在一个高频载波信号上并发射到电力线上进行传输，所述电力载波转换装置还将经过电力线传输的高频调制信号从电力线路上滤出，将频率信号解调成电压信号发送到机器人控制器中实现远程控制。
2.根据权利要求1所述的基于电力载波技术的机器人通讯系统，其特征在于，还包括输入/输出装置，所述输入/输出装置与电力载波转换装置相连，用于接收电力载波转换装置输出的电压信号，将电压信号输入到机器人控制器中。
3.根据权利要求1或2所述的基于电力载波技术的机器人通讯系统，其特征在于，所述电力载波转换装置包括信号调制器、功率放大器和耦合发射器，所述信号调制器、功率放大器和耦合发射器依次相连，所述耦合发射器与电力线相连，信号调制器接收机器人输出的标准信号，将标准信号以调频或调幅的形式将标准信号调制在一个高频载波信号上并发送至功率放大器，所述功率放大器接收信号调制器发送的高频载波信号，对高频载波信号进行放大处理后发送至耦合发射器，所述耦合发射器将接收的放大高频载波信号发射到电力线上实现远距离传输。
4.根据权利要求3所述的基于电力载波技术的机器人通讯系统，其特征在于，所述电力载波转换装置还包括信号耦合器、信号滤波器、信号解调器和信号放大器，所述信号耦合器、信号滤波器、信号解调器和信号放大器依次相连，所述信号耦合器与电力线相连，所述信号放大器与输入/输出装置相连。
5.根据权利要求4所述的基于电力载波技术的机器人通讯系统，其特征在于，所述信号耦合器和信号滤波器分别将电力线传输的高频载波信号进行信号耦合和信号滤波，将高频调制信号从电力线路上滤出，并传输给信号解调器和信号放大器；所述信号解调器和信号放大器分别对接收的频率信号进行解调和放大处理，将频率信号解调成电压信号。
6.根据权利要求4所述的基于电力载波技术的机器人通讯系统，其特征在于，所述电力载波转换装置还包括信号接收器，所述信号接收器一端连接电力线，另一端与信号耦合器相连，用于接收电力线传输的高频信号，并将高频信号发送至信号耦合器。
7.根据权利要求1或2所述的基于电力载波技术的机器人通讯系统，其特征在于，所述电力载波转换装置还包括阻波器，所述阻波器设置在电力线的两端，用于保证特定频率的工频信号电流顺利通过，并阻止高频信号向变电站侧损失。
8.一种基于电力载波技术的机器人通讯方法，包括：
步骤a：通过机器人将需要传输的信号源输出信号转化为标准信号，并将标准信号发送至电力载波转换装置；
步骤b：电力载波转换装置将标准信号调制在一个高频载波信号上，并将高频信号发射到电力线上；
步骤c：接收高频调制信号，通过线路耦合和信号滤波处理，将高频调制信号从电力线上滤出，并对接收的频率信号进行信号解调和信号放大处理，把频率信号解调成电压信号；
步骤d：通过输入/输出装置将电压信号输入到机器人控制器中进行数据处理和控制计算，并输出控制信号以实现远程控制。
9.根据权利要求7所述的基于电力载波技术的机器人通讯方法，其特征在于，所述步骤b还包括：对高频信号进行放大处理后，将放大后的高频信号发射到电力线上。
10.根据权利要求7所述的基于电力载波技术的机器人通讯方法，其特征在于，所述步骤c还包括：在电力线两端设置阻波器，通过阻波器保证信号通讯过程中特定频率的工频信号电流顺利通过，并阻止高频信号向变电站侧损失。
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