CN105729473A - 一种机器人嵌入式网络化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人嵌入式网络化控制系统，包括转向舵机、机械手电磁铁、光电检测器、行程开关、微动开关量检测器、超声波检测器、控制电机、微控制器、中断控制器、蓝牙串口、高速红外端口和USB外接设备端口，所述微控制器上安装有无线通信装置，所述无线通信装置的下方安装有信号处理器，所述无线通信装置和信号处理器均与微控制器通过无线网络连接，所述中断控制器安装在信号处理器上，所述信号处理器的下方安装有LED控制器，所述控制电机嵌入安装在微控制器的底部，所述控制电机与主板电源电性连接，所述微控制器与主板电源电性连接。本发明效率更高，行动更灵敏，功能齐全，智能检测，装有无线通信装置。

Description

一种机器人嵌入式网络化控制系统

技术领域

本发明涉及机器人控制系统领域，具体地说是一种机器人嵌入式网络化控制系统。

背景技术

机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。

机电一体化系统组成：

1、机械本体：机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。

2、检测传感部分：检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。

3、电子控制单元：电子控制单元又称和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。

4、执行器：执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。

5、动力源：动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。

机器人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，例如生产业、建筑业，或是危险的工作,机器人系统一般由伺服电机，伺服电机控制卡单片机控制系统等组成，目前，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。

控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态，控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域，工业锅炉控制系统，，工业锅炉控制系统，在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等，进而在机器人的应用领域中，出现了机器人控制系统。

着Internet技术的持续发展,控制系统与网络通信系统的集成已成为控制网络技术的一个热点,为此提出了网络化控制系统(NCS).在传统的控制系统中加入网络作为通信媒介,使系统的性能有了大的改观,但同时也不可避免的带来以下问题:网络延迟、丢包问题、单包和多包传输问题等,这些问题的存在,不仅会降低系统的控制性能,而且还能引起系统的不稳定.因此,对网络化控制系统的研究具有非常重要的现实意义。

机器人系统一般由伺服电机，伺服电机控制卡单片机控制系统等组成，机器人是自动控制机器(Robot)的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械，在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，传统的机器人控制系统存在无法进行网络连接，控制不灵活，结构过于简单等不足，因此需要一种新型的机器人控制系统。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种机器人嵌入式网络化控制系统，所具有的有益效果是；所述的机器人嵌入式网络化控制系统，结构科学合理，安全方便，采用微控制器进行集中数据处理，效率更高，行动更灵敏，该新型上配备有各种检测器，功能齐全，能够进行光电，行程、超声波等的智能检测，与传统的机器人控制系统不同，该新型装有无线通信装置，能够进行无线数据传输和中央数据高速处理，紧急情况下中断控制器自动启动进行行动终止，LED动态显示显示行动命令，USB外接设备端口可外接设备，进行更高级的行动。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种机器人嵌入式网络化控制系统，包括转向舵机、机械手电磁铁、光电检测器、行程开关、微动开关量检测器、超声波检测器、控制电机、微控制器、中断控制器、蓝牙串口、高速红外端口和USB外接设备端口，所述微控制器上安装有无线通信装置，所述无线通信装置的下方安装有信号处理器，所述无线通信装置和信号处理器均与微控制器通过无线网络连接，所述中断控制器安装在信号处理器上，所述信号处理器的下方安装有LED控制器，所述控制电机嵌入安装在微控制器的底部，所述转向舵机、机械手电磁铁、光电检测器、行程开关、微动开关量检测器和超声波检测器均与控制电机电性连接，所述控制电机与主板电源电性连接，所述微控制器与主板电源电性连接，所述蓝牙串口、高速红外端口和USB外接设备端口均与LED控制器通过电性连接。

进一步，所述LED控制器上设有LED动态显示。

进一步，所述蓝牙串口、高速红外端口和USB外接设备端口均与微控制器通过无线网络连接。

进一步，所述LED动态显示与LED控制器通过无线网络连接。

采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

本发明所述的机器人嵌入式网络化控制系统，结构科学合理，安全方便，采用微控制器进行集中数据处理，效率更高，行动更灵敏，该新型上配备有各种检测器，功能齐全，能够进行光电，行程、超声波等的智能检测，与传统的机器人控制系统不同，该新型装有无线通信装置，能够进行无线数据传输和中央数据高速处理，紧急情况下中断控制器自动启动进行行动终止，LED动态显示显示行动命令，USB外接设备端口可外接设备，进行更高级的行动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的原理框图.

附图标记中：1-转向舵机；2-机械手电磁铁；3-光电检测器；4-行程开关、微动开关量检测器；5-超声波检测器；6-控制电机；7-主板电源；8-微控制器；9-无线通信装置；10-中断控制器；11-LED控制器；12-蓝牙串口；13-高速红外端口；14-USB外接设备端口；15-LED动态显示；16-信号处理器。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例，如图1-2所示，一种机器人嵌入式网络化控制系统，包括转向舵机1、机械手电磁铁2、光电检测器3、行程开关、微动开关量检测器4、超声波检测器5、控制电机6、微控制器8、中断控制器10、蓝牙串口12、高速红外端口13和USB外接设备端口14，微控制器8上安装有无线通信装置9，无线通信装置9的下方安装有信号处理器16，无线通信装置9和信号处理器16均与微控制器8通过无线网络连接，中断控制器10安装在信号处理器16上，信号处理器16的下方安装有LED控制器11，控制电机6嵌入安装在微控制器8的底部，转向舵机1、机械手电磁铁2、光电检测器3、行程开关、微动开关量检测器4和超声波检测器5均与控制电机6电性连接，控制电机6与主板电源7电性连接，微控制器8与主板电源7电性连接，蓝牙串口12、高速红外端口13和USB外接设备端口14均与LED控制器11通过电性连接。LED控制器11上设有LED动态显示15，蓝牙串口12、高速红外端口13和USB外接设备端口14均与微控制器8通过无线网络连接，LED动态显示15与LED控制器11通过无线网络连接。

工作原理：该新型机器人嵌入式网络化控制系统启动后，微控制器8控制其它装置，转向舵机1控制机器人行走方向，机械手电磁铁2控制机械手开合，行程开关、微动开关量检测器4进行报警或终止行动，超声波检测器5检测空气中的超声波，控制电机6与主板电源7提供动力，无线通信装置9可以无线发送微控制器8的数据，信号处理器16对微控制器8收到的数据进行高速处理，行动命令显示在LED动态显示15上，USB外接设备端口14可进行外接连接设备。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种机器人嵌入式网络化控制系统，包括转向舵机(1)、机械手电磁铁(2)、光电检测器(3)、行程开关、微动开关量检测器(4)、超声波检测器(5)、控制电机(6)、微控制器(8)、中断控制器(10)、蓝牙串口(12)、高速红外端口(13)和USB外接设备端口(14)，其特征在于：所述微控制器(8)上安装有无线通信装置(9)，所述无线通信装置(9)的下方安装有信号处理器(16)，所述无线通信装置(9)和信号处理器(16)均与微控制器(8)通过无线网络连接，所述中断控制器(10)安装在信号处理器(16)上，所述信号处理器(16)的下方安装有LED控制器(11)，所述控制电机(6)嵌入安装在微控制器(8)的底部，所述转向舵机(1)、机械手电磁铁(2)、光电检测器(3)、行程开关、微动开关量检测器(4)和超声波检测器(5)均与控制电机(6)电性连接，所述控制电机(6)与主板电源(7)电性连接，所述微控制器(8)与主板电源(7)电性连接，所述蓝牙串口(12)、高速红外端口(13)和USB外接设备端口(14)均与LED控制器(11)通过电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人嵌入式网络化控制系统，其特征在于：所述LED控制器(11)上设有LED动态显示(15)。

3.根据权利要求1所述的一种机器人嵌入式网络化控制系统，其特征在于：所述蓝牙串口(12)、高速红外端口(13)和USB外接设备端口(14)均与微控制器(8)通过无线网络连接。

4.根据权利要求1所述的一种机器人嵌入式网络化控制系统，其特征在于：所述LED动态显示(15)与LED控制器(11)通过无线网络连接。