CN105922261B - 一种机器人控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人控制装置及其控制方法，方法包括：信息传输与控制板发起控制，对于每一帧控制数据执行如下步骤：信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令；机器人接收到控制命令之后，将数据进行保存；经过一定时间后，机器人将保存的数据依次通过I/O单元和输出板发送至信息传输与控制板；信息传输与控制板检验返回数据的正确性，即判断发出的控制命令与接收到数据是否相同，如果符合要求则向机器人发出确认信息；机器人接收到确认信息之后，按照所述控制命令执行相应操作。本发明确保每次传输数据都是正确的传达给机器人，解决现有技术无法对因数据错误传输导致的后续错误进行提前中止的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人控制装置及其控制方法。
背景技术
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，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
但是现有的机器人存在着以下的问题：
一、在现有的情况下，在购买他方制造的机器人的情况下，还需要同时购买相应的对机器人软件，用于示教以及控制等等，使得成本大大增加。
二、现有技术的机器人的通用I/O单元只是用于接受信息，并不对数据进行交互。
三、现有技术的机器人并不对数据的传输过程进行检测：在I/O损坏、接线断掉或者处于强烈的工业电磁干扰的情况下，由于不能自动对传输的数据进行验证，尤其是在数据传输错误的情况下，会导致机器人接收错误命令进而执行错误动作，并且在执行错误动作之后才会发现，无法对因数据错误传输导致的后续错误进行提前中止，并且进一步的，使得使用者无法判断到底是何种原因出错（传输的过程出错或者是命令本身的错误）。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机器人控制装置及其控制方法，将机器人用于接受信息的通用I/O单元进行拓展与创新，确保每次传输数据都是正确的传达给机器人，解决现有技术无法对因数据错误传输导致的后续错误进行提前中止，并且进一步的使得使用者无法判断到底是何种原因出错（传输的过程出错或者是命令本身的错误）的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种机器人控制装置，包括信息传输与控制板、输入板和输出板；
其中，信息传输与控制板包括：
级联接口：实现与外部控制主机的数据传输，所述级联接口还与微处理器连接；
微处理器：用于将外部控制主机发送的控制命令进行转换后通过输出板发送至机器人，还用于接收来自输入板的返回数据并判断返回数据的正确性，还用于在判断正确性符合要求后通过输出板向机器人发送确认信息；
输出模块：用于将信息传输与控制板发送的数据传输至输出板，所述输出模块的输入端通过I/O引脚与所述微处理器连接，输出模块的输出端与输出板连接；所述的信息传输与控制板发送的数据包括控制命令和确认信息；
输入模块：用于将输入板接收到的机器人的数据传输至信息传输与控制板，所述输入模块的输出端通过I/O引脚与所述微处理器连接，输入模块的输入端与输入板连接；所述的输入板接收到的机器人的数据包括机器人的返回数据；
所述的输入板用于将信息传输与控制板的发出的数据传输至机器人；所述的输出板用于将机器人发出的数据传输至信息传输与控制板。
所述的输入模块为隔离输入模块，所述的输出模块为隔离输出模块，所述的隔离输入模块和隔离输出模块均包括光电耦合器，实现输入端、输出端的隔离。
所述的级联接口包括RS232、RS422、RS485、CAN和网口中的一种或者多种。
一种机器人控制方法，信息传输与控制板发起控制，对于每一帧控制数据执行如下步骤：
信息传输与控制板通过隔离输出模块向机器人的I/O单元发出控制命令；
机器人接收到控制命令之后，将数据进行保存；
在规定的第一时间内，机器人将保存的数据依次通过I/O单元和输出板发送至信息传输与控制板；
在规定的第二时间内，若机器人返回数据，则信息传输与控制板检验返回数据的正确性，即判断发出的控制命令与接收到数据是否相同，如果符合要求则向机器人发出确认信息；
若在规定的第二时间内未返回数据，则进行超时重发或者报警；
在检验返回数据的正确性时，如果检验正确性的过程中不符合要求，则向外部控制主机发出反馈信息。
在信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令之前这一步骤之前，还包括一个数据接收与判断步骤：信息传输与控制板对外部控制主机发送的数据包进行翻译与解析，判断数据包中的控制命令的格式是否符合要求，如果不符合则向外部控制主机发出反馈信息。
在信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令之前这一步骤之前，还包括一个机器人状态检查步骤：检查机器人I/O单元输出的状态，判断机器人是否空闲，如果空闲则进行下一步骤，否则向外部控制主机发出反馈信息。
所述的将数据进行保存为将数据保存至机器人的临时变量存储器中；当机器人接收到确认信息之后，将保存在临时变量存储器中的数据转移至动作控制存储器。
所述的控制命令包括命令码和数据码，所述的命令码和数据码均为N个byte的数据。
所述信息传输与控制板检验返回数据的正确性包括检验所述返回数据的命令码和数据码与发出的控制命令的命令码的数值是否相同。
本发明的有益效果是：
本发明在I/O点进行创新与拓展，将机器人用于接受信息的通用I/O单元拓展为接受信息与发送信息，通过本发明的控制装置与方法确保每次传输数据都是正确的传达给机器人，解决现有技术无法对因数据错误传输导致的后续错误进行提前中止，并且进一步的，使得使用者无法判断到底是何种原因出错（传输的过程出错或者是命令本身的错误）；同时本发明还设置有级联接口，实现不同方式的数据传输。
附图说明
图1为本发明结构方框图；
图2为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：
如图1所示，一种机器人控制装置，包括信息传输与控制板、输入板和输出板；
其中，信息传输与控制板包括：
级联接口：实现与外部控制主机的数据传输，所述级联接口还与微处理器连接；
微处理器：用于将外部控制主机发送的控制命令进行转换后通过输出板发送至机器人，还用于接收来自输入板的返回数据并判断返回数据的正确性，还用于在判断正确性符合要求后通过输出板向机器人发送确认信息；
输出模块：用于将信息传输与控制板发送的数据传输至输出板，所述输出模块的输入端通过I/O引脚与所述微处理器连接，输出模块的输出端与输出板连接；所述的信息传输与控制板发送的数据包括控制命令和确认信息；
输入模块：用于将输入板接收到的机器人的数据传输至信息传输与控制板，所述输入模块的输出端通过I/O引脚与所述微处理器连接，输入模块的输入端与输入板连接；所述的输入板接收到的机器人的数据包括机器人的返回数据；
所述的输入板用于将信息传输与控制板的发出的数据传输至机器人；所述的输出板用于将机器人发出的数据传输至信息传输与控制板。
所述的输入模块为隔离输入模块，所述的输出模块为隔离输出模块，所述的隔离输入模块和隔离输出模块均包括光电耦合器，实现输入端、输出端的隔离。
所述的级联接口包括RS232、RS422、RS485、CAN和网口中的一种或者多种。
所述的外部控制主机为PC机或者智能终端。
其中，信息传输与控制板、输入板和输出板可以分别是三块不同的板卡通过机械结构进行纵向连接，或者是在同一水平面（通过解析结构横向连接，或者集成在一块板卡上），根据实际需求（如果纵向体积不重要，则选择纵向连接，否则选择横向连接）进行选择。
如图2所示，一种机器人控制方法，信息传输与控制板发起控制，影响动作的数据由很复杂的多段数据集合构成，不是一帧就能解决的。对于每一帧控制数据执行如下步骤：
信息传输与控制板通过隔离输出模块向机器人的I/O单元发出控制命令；
机器人接收到控制命令之后，将数据进行保存；
在规定的第一时间内，机器人将保存的数据依次通过I/O单元和输出板发送至信息传输与控制板；
在规定的第二时间内，若机器人返回数据，则信息传输与控制板检验返回数据的正确性，即判断发出的控制命令与接收到数据是否相同，如果符合要求则向机器人发出确认信息；
机器人接收到确认信息之后，按照所述控制命令执行相应操作。此时前述的命令和数据 就会被机器人部分进行处理，成为有效的影响动作的数据了。
若在规定的第二时间内未返回数据，则进行超时重发或者报警；
同时，在检验返回数据的正确性时，如果检验正确性的过程中不符合要求，则向外部控制主机发出反馈信息。
在信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令之前这一步骤之前，还包括一个数据接收与判断步骤：信息传输与控制板对外部控制主机发送的数据包进行翻译与解析，判断数据包中的控制命令的格式是否符合要求，如果不符合则向外部控制主机发出反馈信息。此步骤是用于判断数据包本身是否有错误，比如位数是否满足条件，以及数值大小是否满足条件。
在信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令之前这一步骤之前，还包括一个机器人状态检查步骤：检查机器人I/O单元输出的状态，判断机器人是否空闲，如果空闲则进行下一步骤，否则向外部控制主机发出反馈信息。此步骤是避免多个外部控制主机对其进行同时控制而进行的误操作，比如PC机在进行控制的时候，智能终端则无法对该机器人进行控制。
所述的将数据进行保存为将数据保存至机器人的临时变量存储器中；当机器人接收到确认信息之后，将保存在临时变量存储器中的数据转移至动作控制存储器。临时存储器的数据是对动作执行无影响的，而机器人在执行过程中会不断读取动作控制存储器中的数据来完成动作。
所述的控制命令包括命令码和数据码，所述的命令码和数据码均为2个byte的数据。其中1个byte能够表示0-255的数据，即可以表示256项不同的命令和数据。
所述信息传输与控制板检验返回数据的正确性包括检验所述返回数据的命令码和数据码与发出的控制命令的命令码的数值是否相同。
Claims (9)
1.一种机器人控制方法，其特征在于：机器人控制装置包括信息传输与控制板、输入板和输出板；
其中，信息传输与控制板包括：
级联接口：实现与外部控制主机的数据传输，所述级联接口还与微处理器连接；
微处理器：用于将外部控制主机发送的控制命令进行转换后通过输出板发送至机器人，还用于接收来自输入板的返回数据并判断返回数据的正确性，还用于在判断正确性符合要求后通过输出板向机器人发送确认信息；
输出模块：用于将信息传输与控制板发送的数据传输至输出板，所述输出模块的输入端通过I/O引脚与所述微处理器连接，输出模块的输出端与输出板连接；所述的信息传输与控制板发送的数据包括控制命令和确认信息；
输入模块：用于将输入板接收到的机器人的数据传输至信息传输与控制板，所述输入模块的输出端通过I/O引脚与所述微处理器连接，输入模块的输入端与输入板连接；所述的输入板接收到的机器人的数据包括机器人的返回数据；
对于每一帧控制数据执行如下步骤：
信息传输与控制板通过输出模块向机器人的I/O单元发出控制命令；
机器人接收到控制命令之后，将数据进行保存；
在规定的第一时间内，机器人将保存的数据依次通过I/O单元和输入板发送至信息传输与控制板；
在规定的第二时间内，若机器人返回数据，则信息传输与控制板检验返回数据的正确性，即判断发出的控制命令与接收到数据是否相同，如果符合要求则向机器人发出确认信息；
机器人接收到确认信息之后，按照所述控制命令执行相应操作。
2.根据权利要求1所述的一种机器人控制方法，其特征在于：
若在规定的第二时间内未返回数据，则进行超时重发或者报警；
在检验返回数据的正确性时，如果检验正确性的过程中不符合要求，则向外部控制主机发出反馈信息。
3.根据权利要求1所述的一种机器人控制方法，其特征在于：在信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令之前这一步骤之前，还包括一个数据接收与判断步骤：信息传输与控制板对外部控制主机发送的数据包进行翻译与解析，判断数据包中的控制命令的格式是否符合要求，如果不符合则向外部控制主机发出反馈信息。
4.根据权利要求1所述的一种机器人控制方法，其特征在于：在信息传输与控制板通过输入板向机器人的I/O单元发出控制命令之前这一步骤之前，还包括一个机器人状态检查步骤：检查机器人I/O单元输出的状态，判断机器人是否空闲，如果空闲则进行下一步骤，否则向外部控制主机发出反馈信息。
5.根据权利要求1所述的一种机器人控制方法，其特征在于：所述的将数据进行保存为将数据保存至机器人的临时变量存储器中；当机器人接收到确认信息之后，将保存在临时变量存储器中的数据转移至动作控制存储器。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种机器人控制方法，其特征在于：所述的控制命令包括命令码和数据码，所述的命令码和数据码均为N个byte的数据。
7.根据权利要求6所述的一种机器人控制方法，其特征在于：所述信息传输与控制板检验返回数据的正确性包括检验所述返回数据的命令码和数据码与发出的控制命令的命令码的数值是否相同。
8.根据权利要求1所述的一种机器人控制方法，其特征在于：所述的输入模块为隔离输入模块，所述的输出模块为隔离输出模块，所述的隔离输入模块和隔离输出模块均包括光电耦合器，用于实现输入端、输出端的隔离。
9.根据权利要求1所述的一种机器人控制方法，其特征在于：所述的级联接口包括RS232、RS422、RS485、CAN和网口中的一种或者多种。
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