CN106625664A - 一种基于服务的机器人示教系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于服务的机器人示教系统及其方法。系统包括机器人示教器和机器人控制器；所述机器人示教器进一步包括：功能按键、用户界面、数据采集模块、数据存储模块、服务封装模块、配置存储模块和配置模块；所述机器人控制器进一步包括：服务调用模块。本发明通过对机器人示教器的服务化封装，通过服务调用的方法来实现机器人示教器的基本功能。同时提出了一种基于服务的机器人示教器配置方法，同时能够使得配置功能可以通过网络环境进行参数设定，进而形成一套基于服务的可配置，可读写的SOA级示教器。

Description

一种基于服务的机器人示教系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机系统及其配置方法，特别一种基于服务的机器人示教系统及方法。

背景技术

机器人示教器又叫示教编程器是机器人控制系统的核心部件，是一个用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，该设备是由电子系统或计算机系统执行的。

目前在市场中存在多种机器人示教器，其主要用于通过网络技术实现机器人控制数据的采集和存储。

现有技术中的机器人示教器主要是用于对机器人进行示教编程以及控制执行等方面。目前示教器主要是将机器人信息模型进行展示，并负责对机器人控制指令的下发。目前机器人示教器中的数据传输主要是基于TCP/IP协议和Modbus协议等。通过网络传输层的协议可以实现机器人示教器的被动访问，基本上可以满足用户对于该功能的需求。

机器人示教器中运行的数据采集模块和数据存储模块往往是需要预先指定并烧写在机器人示教器，通过配套的控制器配置系统进行修改。而另一方面由于机器人示教器是基于网络其应用环境为非实时数据采集，其配置维护需要制定专用通信协议，这就大大降低了机器人示教器使用的灵活性。另一方面由于机器人示教器中数据的存储采用数据存储模块，因此数据的传输无法做到自发现自配置。

另外，随着SOA的普及，硬件设备级的服务化已经成为趋势，因此通过SOA技术中的自发现功能。在机器人示教器中添加Service可以使得硬件设备在网络中可以具备自发现特性。另一方面基于服务的硬件设备可以通过标准服务接口与应用层直接对接。所以机器人示教器可以通过服务化的方法进行灵活配置，提出一种基于服务的机器人示教器可配置方法具有重大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种基于服务的机器人示教系统及方法。本发明基于服务的机器人示教器的配置方法，能够采用服务调用的方式进行机器人示教器配置。该套方法是基于SOA技术，在不影响机器人示教器原有功能的情况下，使用服务化的方式对机器人示教器进行配置。基于网络技术，通过可自发现的服务化封装可以实现示教器配置的简单化，有利用用户更好地读取和配置机器人示教器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于服务的机器人示教系统，包括机器人示教器和机器人控制器；

所述机器人示教器进一步包括：功能按键、用户界面、数据采集模块、数据存储模块、服务封装模块、配置存储模块和配置模块；

所述机器人控制器进一步包括：服务调用模块。

所述数据采集模块，优选为用于将所述机器人控制器中数据根据与所述机器人示教器之间的通信协议，按照所述机器人示教器内部配置文件进行数据筛选并存在于所述数据存储模块中；

所述数据存储模块，优选为用于将数据采集模块发来的单组数据进行缓存，发送完整数据至所述服务封装模块；

所述配置存储模块，优选为用于存储机器人示教器初始化配置参数；通过所述服务发布模块接收所述机器人控制器的示教器配置信息和数据模型；

所述服务封装模块，优选为用于将数据存储模块的完整数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务，并发送至所述服务发布模块；

所述配置模块，优选为用于监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块。

所述服务发布模块，优选为用于将原子服务列表注册到所述机器人控制器，并接收所述机器人控制器的调用请求。

所述服务封装模块优选为进一步包括：数据建模子模块和服务定义子模块；

所述数据建模子模块，用于调用所述配置存储模块的数据模型，并根据服务协议生成服务模型；

所述服务定义子模块，用于读取所述数据存储模块的完整数据，并接收所述数据建模子模块的服务模型定义原子服务。

所述配置模块优选为进一步包括：配置解析子模块和配置重置子模块；

所述配置解析子模块，用于监听所述配置存储模块中的示教器配置信息；当示教器配置信息发生变化时，将示教器配置信息生成配置文件发送至所述配置重置子模块；

所述配置重置子模块，用于将配置文件发送至所述数据采集模块，并重置所述机器人示教器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于服务的机器人示教系统的配置方法，包括以下步骤：

数据采集模块将机器人控制器中数据根据与机器人示教器之间的通信协议，按照机器人示教器内部配置文件进行数据筛选并存在于数据存储模块中；

数据存储模块将数据采集模块发来的单组数据进行缓存，发送完整数据至服务封装模块；

配置存储模块存储机器人示教器初始化配置参数；通过服务发布模块接收机器人控制器的示教器配置信息和数据模型；

服务封装模块将数据存储模块的完整数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务，并发送至服务发布模块；

配置模块监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块；

服务发布模块将原子服务列表注册到机器人控制器，并接收机器人控制器的调用请求。

为解决上述技术问题，本发明又提供了一种如前述任一项所述基于服务的机器人示教系统的根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务的方法，包括以下步骤：

数据建模子模块调用配置存储模块的数据模型根据服务协议生成服务模型；

服务定义子模块读取数据存储模块的完整数据，并接收数据建模子模块的服务模型定义原子服务。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种如前述任一项所述基于服务的机器人示教系统的示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块的方法，包括以下步骤：

配置解析子模块监听配置存储模块中的示教器配置信息；

当示教器配置信息发生变化时，将示教器配置信息生成配置文件发送至配置重置子模块；

配置重置子模块将配置文件发送至数据采集模块，并重置机器人示教器。

为解决上述技术问题，本发明再提供了一种服务化机器人示教器配置方法，包括以下步骤：

通过服务化封装将机器人示教器具备的数据功能转化为数据服务；

将机器人示教器的配置过程转化为配置服务；

利用基于网络的服务化封装，将机器人示教器的应用场景进行进一步拓展。

为解决上述技术问题，本发明另提供了一种服务化机器人示教器配置方法，包括以下步骤：数据采集、服务封装、服务发布和示教器配置；

所述数据采集步骤，包括通过功能按键、用户界面和数据存储模块采集数据；

所述的功能按键，为机器人示教器上辅助按键，具备自定义功能；

所述的用户界面，为机器人示教器内嵌应用模块；

所述的数据存储模块，为通过Modbus协议将数据保存在机器人示教器中；

所述的服务封装，包括数据建模子模块和服务定义子模块；

所述的数据建模子模块是负责根据机器人示教器存放的数据结构建立服务所需要的数据模型；

所述的服务定义子模块是在数据建模后根据数据模型对服务进行描述。

本发明产生的有益效果包括：

1、本发明通过对机器人示教器的服务化封装，通过服务调用的方法来实现机器人示教器的基本功能。

2、同时提出了一种基于服务的机器人示教器配置方法，同时能够使得配置功能可以通过网络环境进行参数设定，进而形成一套基于服务的可配置，可读写的SOA级示教器。

3、基于服务的机器人示教器具备非实时数据交互能力，同时利用服务的安全机制，可以保证数据的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例所述机器人示教系统原理框图；

图2为本发明实施例所述机器人示教系统的配置方法流程图。

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，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明所称SOA技术，是指面向服务的体系结构。SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

这种具有中立的接口定义(没有强制绑定到特定的实现上)的特征称为服务之间的松耦合。松耦合系统的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。而另一方面，紧耦合意味着应用程序的不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连的，因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时，它们就显得非常脆弱。

对松耦合系统的需要来源于业务应用程序需要，根据业务的需要变得更加灵活，以适应不断变化的环境，比如经常改变的政策、业务级别、业务重点、合作伙伴关系、行业地位以及其他与业务有关的因素，这些因素甚至会影响业务的性质。能够灵活地适应环境变化的业务为按需业务，在按需业务中，一旦需要，就可以对完成或执行任务的方式进行必要的更改。

本发明一实施例所采用的技术方案是：基于服务的机器人示教器可配置方法，包括以下步骤：

数据采集模块将机器人控制器中数据根据与示教器之间的通信协议，按照示教器内部配置文件进行数据筛选并存在于数据存储模块中；

数据存储模块将数据采集模块发来的单组数据进行缓存，发送完整数据至数据封装模块；

配置存储模块存储机器人示教器初始化配置参数；通过服务发布模块接收控制器的示教器配置信息和数据模型；

服务封装模块将数据存储模块的完整数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务，并发送至服务发布模块；

服务发布模块将原子服务列表注册到控制器，并接收控制器的调用请求；

示教器配置模块监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块。

所述数据存储模块的完成数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务包括以下步骤：

数据建模子模块调用配置存储模块的数据模型根据服务协议生成服务模型；

服务定义子模块读取数据存储模块的完整数据，并接收数据建模子模块的服务模型定义原子服务。

所述监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块包括以下步骤：

配置解析子模块监听配置存储模块中的示教器配置信息；当示教器配置信息发生变化时，将示教器配置信息生成配置文件发送至配置重置子模块；

配置重置子模块将配置文件发送至数据采集模块，并重置机器人示教器。

基于服务的机器人示教器可配置系统，包括：

数据采集模块用于将数据源根据示教器配置模块发来的配置文件进行数据筛选并存放到数据存储模块中；

数据存储模块用于将数据存储模块发来的单组数据进行缓存，发送完整数据至数据封装模块；

配置存储模块用于存储机器人示教器初始化配置参数；通过服务发布模块接收控制器的示教器配置信息和数据模型；

服务封装模块用于将数据存储模块的完整数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务，并发送至服务发布模块；

服务发布模块用于将原子服务列表注册到控制器，并接收控制器的调用请求；

示教器配置模块用于监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块。

所述服务封装模块包括：

数据建模子模块调用配置存储模块的数据模型根据服务协议生成服务模型；

服务定义子模块读取数据存储模块的完整数据，并接收数据建模子模块的服务模型定义原子服务。

所述示教器配置模块包括：

配置解析子模块监听配置存储模块中的示教器配置信息；当示教器配置信息发生变化时，将示教器配置信息生成配置文件发送至配置重置子模块；

配置重置子模块将配置文件发送至数据采集模块，并重置机器人示教器。

在本发明的另一实施例中，提供了一种服务化机器人示教器配置方法。其实现原理为：通过服务化封装将传统的机器人示教器具备的数据功能转化为数据服务，另一方面将机器人示教器的配置过程转化为配置服务。利用基于网络的服务化封装，将机器人示教器的应用场景进行了进一步拓展。

基于服务的机器人示教器配置方法，其中主要涉及：数据采集、服务封装、服务发布和示教器配置。

所述的数据采集中，包括功能按键、用户界面和数据存储模块。

所述的功能按键，是指机器人示教器上辅助按键，具备自定义功能。

所述的用户界面，是指机器人示教器内嵌操作应用程序。

所述的数据存储模块，是指通过Modbus协议将数据保存在机器人示教器中。

所述的服务封装中，包括数据建模子模块和服务定义子模块。

所述的数据建模子模块是负责根据机器人示教器存放的数据结构建立服务所需要的数据模型。

所述的服务定义子模块是在数据建模后根据数据模型对服务进行描述。

所述的服务发布中，包括服务注册和服务调用。

所述的服务注册是指服务需要在网段内服务器上进行注册，使得服务能够在网段内进行调用。

所述的服务调用是指通过服务器内的客户端能够进行服务调用，获取机器人示教器数据，并能够向机器人示教器进行数据传递。

所述的示教器配置中，包括配置解析子模块和配置重置子模块。

所述的配置解析子模块是指解析通过所述的服务调用模块传递入机器人示教器配置参数，并存放在示教器初始化过程中读取配置信息的指定地址中。

所述的配置重置子模块是指将机器人示教器按照所述的配置解析子模块获得的配置信息进行重新配置。

基于服务的机器人示教器配置，其包含以下步骤：

步骤S1：机器人示教器采集机器人数据，并保存在数据存储模块；

步骤S2：对数据进行建模并封装成数据交互服务和示教器配置服务；

步骤S3：发布封装的数据交互服务和示教器配置服务；

步骤S4：待控制器调取数据读取服务进行传统机器人示教器功能，并调用配置服务；

步骤S5：示教器配置，解析配置信息，重置数据通信接口；

步骤S6：重复步骤S1。

所述的基于服务的机器人示教器配置方法，其中服务封装的具体方法为：

1.通过机器人示教器中的数据存储模块和配置存储模块获取数据；

2.根据机器人示教器与控制器之间的通信协议，建立数据模型；

3.根据数据采集所需配置信息，建立配置模型；

4.使用标准的web服务描述语言对机器人示教器内模型进行统一描述，生成原子性服务。

所述的基于服务的机器人示教器配置方法，其中示教器配置的具体方

法为：

1.监听配置存储模块是否变更；

2.若配置存储模块没有变化则重复第1步操作，若配置存储模块发生改变则变更数据采集配置参数；

3.重置数据采集模块，并按照新的配置参数进行采集。

所述的基于服务的机器人示教器配置方法，其中服务调用部分包括数据服务调用和配置服务调用，具体实现过程描述如下：在机器人示教器定义的服务中，具有自发现能力。在控制器中可以根据机器人示教器地址获取机器人示教器内数据服务列表。根据所述的服务列表判定指定获取数据的所在服务，再调用该服务获取机器人示教器中指定数据。

所述的基于服务的机器人示教器配置方法，其中数据采集的具体方法为数据读取配置存储模块中的配置参数，根据参数列表进行设备初始化，从而确定机器人示教器采集数据来源与数据存储地址。

如图1所示，为本发明实施例所述机器人示教系统原理框图。其中，本实施例提供的服务化机器人示教器配置方法，在机器人示教器内部主要包括数据采集模块、服务封装模块、服务发布模块和示教器配置模块。

所述的数据采集模块包括有线数据采集和无线数据采集两种接入方式，同时在初始化时调用示教器配置参数，执行制定的数据采集任务。

所述的服务封装模块包括数据建模子模块和服务定义子模块。所述的数据建模是指针对示教器中的数据进行分类，其中数据是通过机器人示教器中的数据存储模块和配置存储模块获取数据。然后根据机器人示教器对外输出数据需要满足实际需求，建立数据模型。最后根据数据采集所需配置信息建立配置模型，使用标准的web服务描述语言对机器人示教器内模型进行统一描述，生成原子性服务。

所述的服务发布模块包括服务注册模块和服务调用模块。其中，服务调用部分包括数据服务调用和配置服务调用，具体实现过程描述如下：在机器人示教器定义的服务中，具有自发现能力。在控制器中可以根据机器人示教器地址获取机器人示教器内数据服务列表。根据所述的服务列表判定指定获取数据的所在服务，再调用该服务获取机器人示教器中指定数据。

所述的示教器配置中，包括配置解析子模块和配置重置子模块。所述的配置解析子模块是指解析通过所述的服务调用模块传递入机器人示教器配置参数，并存放在示教器初始化过程中读取配置信息的指定地址中。所述的配置重置子模块是指将机器人示教器按照所述的配置解析子模块获得的配置信息进行重新配置。

如图2所示，为本发明实施例所述机器人示教系统的配置方法流程图。其中，本实施例提供的基于服务的机器人示教器配置方法包括一下步骤：

步骤S1：机器人示教器采集底层数据，并保存在数据存储模块；

步骤S2：对数据进行建模并封装成数据交互服务和示教器配置服务；

步骤S3：发布封装的数据交互服务和示教器配置服务；

步骤S4：待控制器调取数据读取服务进行传统机器人示教器功能，并调用配置服务；

步骤S5：示教器配置，解析配置信息，重置数据采集方式；

步骤S6：重复步骤S1。

下面就本发明的工作原理具体实施方式做进一步详细说明。

当用户在使用基于服务的机器人示教器时，机器人示教器利用数据采集模块与机器人控制器交互，并将数据存储在机器人示教器中的数据存储模块中。在本实施例中，机器人示教器与机器人控制器之间按照Modbus协议进行通信。然后再示教器中通过服务封装模块，对该部分数据分析建模，该模型将按照标准服务进行建立。在服务模型建立后，机器人示教器中服务发布模块进行服务发布。通过服务发布模块发布的服务具备自发现能力，可以与控制器进行服务订阅和推送。在机器人示教器定义服务的同时，服务发布模块将按照配置存储模块中配置参数进行服务化设置。

在实现机器人示教器服务化后，控制器通过服务客户端调用可以实现基本的机器人示教器功能。另一方面，控制器端还可以通过服务调用传递配置参数。通过配置服务，控制器可以实现对机器人示教器内配置存储模块进行设置。配置存储模块中的数据参数用于指定数据采集模块的执行参数。

本发明提供了一种基于服务的机器人示教器配置方法，使得用户调用机器人示教器服务时，基于网络环境可以实现远程机器人示教器配置，提供更加灵活的机器人示教器配置。基于服务的机器人示教器具备非实时信息交互能力，同时利用服务的安全机制，可以保证数据的安全性。

以上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种基于服务的机器人示教系统，其特征在于，包括机器人示教器和机器人控制器；

所述机器人示教器进一步包括：功能按键、用户界面、数据采集模块、数据存储模块、服务封装模块、配置存储模块和配置模块；

所述机器人控制器进一步包括：服务调用模块。

2.根据权利要求1所述基于服务的机器人示教系统，其特征在于，

所述数据采集模块，用于将所述机器人控制器中数据根据与所述机器人示教器之间的通信协议，按照所述机器人示教器内部配置文件进行数据筛选并存在于所述数据存储模块中；

所述数据存储模块，用于将数据采集模块发来的单组数据进行缓存，发送完整数据至所述服务封装模块；

所述配置存储模块，用于存储机器人示教器初始化配置参数；通过所述服务发布模块接收所述机器人控制器的示教器配置信息和数据模型；

所述服务封装模块，用于将数据存储模块的完整数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务，并发送至所述服务发布模块；

所述配置模块，用于监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块。

3.根据权利要求1所述基于服务的机器人示教系统，其特征在于，所述服务发布模块，用于将原子服务列表注册到所述机器人控制器，并接收所述机器人控制器的调用请求。

4.根据权利要求1所述基于服务的机器人示教系统，其特征在于，所述服务封装模块进一步包括：数据建模子模块和服务定义子模块；

所述数据建模子模块，用于调用所述配置存储模块的数据模型，并根据服务协议生成服务模型；

所述服务定义子模块，用于读取所述数据存储模块的完整数据，并接收所述数据建模子模块的服务模型定义原子服务。

5.根据权利要求1所述基于服务的机器人示教系统，其特征在于，所述配置模块进一步包括：配置解析子模块和配置重置子模块；

所述配置解析子模块，用于监听所述配置存储模块中的示教器配置信息；当示教器配置信息发生变化时，将示教器配置信息生成配置文件发送至所述配置重置子模块；

所述配置重置子模块，用于将配置文件发送至所述数据采集模块，并重置所述机器人示教器。

6.一种基于服务的机器人示教系统的配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据采集模块将机器人控制器中数据根据与机器人示教器之间的通信协议，按照机器人示教器内部配置文件进行数据筛选并存在于数据存储模块中；

数据存储模块将数据采集模块发来的单组数据进行缓存，发送完整数据至服务封装模块；

配置存储模块存储机器人示教器初始化配置参数；通过服务发布模块接收机器人控制器的示教器配置信息和数据模型；

服务封装模块将数据存储模块的完整数据根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务，并发送至服务发布模块；

配置模块监听配置存储模块中的示教器配置信息，当示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块；

服务发布模块将原子服务列表注册到机器人控制器，并接收机器人控制器的调用请求。

7.一种如权利要求1～5中任一项所述基于服务的机器人示教系统的根据调用配置存储模块的数据模型进行服务化封装形成原子服务的方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据建模子模块调用配置存储模块的数据模型根据服务协议生成服务模型；

服务定义子模块读取数据存储模块的完整数据，并接收数据建模子模块的服务模型定义原子服务。

8.一种如权利要求1～5中任一项所述基于服务的机器人示教系统的示教器配置信息变化时生成配置文件发送至数据采集模块的方法，其特征在于，包括以下步骤：

配置解析子模块监听配置存储模块中的示教器配置信息；

当示教器配置信息发生变化时，将示教器配置信息生成配置文件发送至配置重置子模块；

配置重置子模块将配置文件发送至数据采集模块，并重置机器人示教器。

9.一种服务化机器人示教器配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过服务化封装将机器人示教器具备的数据功能转化为数据服务；

将机器人示教器的配置过程转化为配置服务；

利用基于网络的服务化封装，将机器人示教器的应用场景进行进一步拓展。

10.一种服务化机器人示教器配置方法，其特征在于，包括以下步骤：数据采集、服务封装、服务发布和示教器配置；

所述数据采集步骤，包括通过功能按键、用户界面和数据存储模块采集数据；

所述的功能按键，为机器人示教器上辅助按键，具备自定义功能；

所述的用户界面，为机器人示教器内嵌应用模块；

所述的数据存储模块，为通过Modbus协议将数据保存在机器人示教器中；

所述的服务封装，包括数据建模子模块和服务定义子模块；

所述的数据建模子模块是负责根据机器人示教器存放的数据结构建立服务所需要的数据模型；

所述的服务定义子模块是在数据建模后根据数据模型对服务进行描述。