CN106945028B - 可组装模块式分散控制机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可组装模块式分散控制机器人，机器人由多个不同功能的模块组装而成，模块为多面三维立体结构，且模块上各面上均设置有供模块之间相互可拆卸组装的电连接件，单个模块内均设置有中央处理器，且单个模块根据任务的不同使得其内部设置有不同的功能组件，功能组件设置在模块内任意一个面上且其余的面上设置有多个电源或网络信号电极，模块内的电极通过电连接件而与相邻的模块之间电连接。
Description
技术领域
本发明涉及机器人，尤其涉及组装模块式机器人。
背景技术
机器人技术一般是采用中央集中处理理系统，各种驱动器或传感器直接连接到中央控制器上。小规模的系统可以实现高速度控制，但对于中大规模的系统来说，因为系统整个都依靠中央控制器的能力而造成能力不不足，或降低速度的危险。还容易易导致导线过多，过长的危险，造成系统受噪音干涉。一般机器人的控制软件都是以手续型语言编程，或者指向性语言也是指编程的手法。在微机等终端上编程后，经过汇编和衔接后把二进制码传送到机器人上，实现微机控制或自行控制。编程的语言一般都是高级或低级语言，一般人难于理解，编程要求高素质专业人员。
发明内容
为解决上述问题，提供了可组装模块式分散控制机器人，它能够通过模块化分解机器人的各个功能，提供灵活的组合方式；所提供的技术方案如下：可组装模块式分散控制机器人，其特征在于，机器人由多个不同功能的模块组装而成，模块为三维立体结构，且模块上各面上均设置有供模块之间相互可拆卸组装的电连接件，每个模块内均设置有中央处理器，且每个模块根据任务的不同使得其内部设置有不同的功能组件，功能组件设置在模块内任意一个面上且其余的面上设置有多个电源或网络信号电极，模块内的电极通过电连接件而与相邻的模块之间电连接。
在上述技术方案的基础上，电连接件为电极纽扣或者具有磁力的电极扣环。
在上述技术方案的基础上，模块为立方六面体，且模块内每个面上的电极数量至少为四个。
在上述技术方案的基础上，功能组件包括驱动组件、传感器组件、控制接口存储组件、电源组件、接口组件及其他参与机器人工作的功能组件。
在上述技术方案的基础上，模块之间的通信是通过电极的连接和网络变量结合来实现的，网络变量结合用来衔接不同模块之间的输出变量和输入变量以达到通信的目的。
在上述技术方案的基础上，模块之间还可以通过无线或者光通信联网。
一种可编程的组装模块式分散控制机器人，包括机器人控制终端上的可编程应用程序，其特征在于，不同的模块之间拥有不同的人机交互界面，通过编程使得在人机交互界面上对模块进行控制与监控。
在上述技术方案的基础上，编程数据通过控制接口存储组件实现存储，模块根据编程数据自动实现预定的操作。
有益效果：微机或手机等终端上的实现可视性图块式编程。对应组装式模块都具有各个控制窗口，通过窗口上边的图片指令界面（GUI），可以控制各个模块和监控传感器等状态。编程也就是用对应这些 GUI 指令或传感器等状态的图块，放到画面上通过连接各图块，实现控制或监控手续。同时这些图块程序，可以在画面上 立即执行行以便便模拟程序执行行结果。程序完成后，直接传送到机器人上，以后不不经过微机或手机等终端就可以实现自律律控制。
附图说明
图1为本发明的模块结构示意图。
图2为本发明的模块内电极位置结构示意图。
图3为本发明的模块分解示意图。
图4为本发明的模块组装状态示意图。
图5为本发明的模块之间电极连接示意图。
图6本发明的模块内部电子线路结构。
图7为本发明的模块之间线路连接示意图。
图8为本发明的模块之间网络及通信状态示意图。
图9为本发明的网络变量量结合后实现模块间的通信状态原理图。
图10为本发明的监控界面原理示意图。
图11为本发明的监控界面模块命令控制原理图。
图12为本发明的组装后的模块通信状态示意图。
图13为本发明的模块编程流程示意图。
图14为本发明的编程交互界面示意图。
具体实施方式
如附图所示的可组装模块式分散控制机器人，其特征在于，机器人由多个不同功能的模块组装而成，模块为三维立体结构，且模块上各面上均设置有供模块之间相互可拆卸组装的电连接件，每个模块内均设置有中央处理器，且每个模块根据任务的不同使得其内部设置有不同的功能组件，功能组件设置在模块内任意一个面上且其余的面上设置有多个电源或网络信号电极，模块内的电极通过电连接件而与相邻的模块之间电连接。
现有的机器人之使用串联接口RS-232C与微机联网的，机器人内部 网络控制时使用（LONLocal Operating Network）规范。本发明的机器人使用CAN（Controller AreaNetwork）规范，这个通讯规范多采用与汽车控制或工业控制中，在通讯的稳固性和速度上更好。
本实施例将机器人的各功能部分和动作部分分解成多个模块，由不同的模块负责不同的功能与动作，在使用时将多个不同功能的模块组装在一起作为一个完整的机器人使用，并且可根据具体使用情况而自由的配置模块。
模块是具有多个面的三维立体结构的产品，模块之间通过电连接件实现相互之间的可拆卸连接，电连接件可以采用现有技术中任何的电气连接装置，例如接线端子、PCB连接器、电线和接触件等都可以作为模块之间电连接的电连接件，因为模块化组装的原因，其必然是可拆卸，同时其也是提供了电气化连接的方式。因为在机器人中的模块是具有独立功能或者动作的组成部分，故而每个模块中均设置有中央处理器，所不同之处是根据模块具体承担的功能和动作的不同，模块内部的功能组件不同，功能组件设置在模块内部的任意一个面上，模块其余的面上设置有多个电源和网络信号电极，相邻的模块之间的电极通过电连接件电连接。值得说明的是，为了实现模块之间的自由组合，模块的所有面上均设置有电连接件。
优选的，电连接件为电极纽扣或者具有磁力的电极扣环。本实施例中提供了电连接件的优选方案，即采用金属材质的电极纽扣实现模块之间的可拆卸连接，还可以通过具有磁力的电极扣环连接，该磁力可以是电磁力。
优选的，模块为立方六面体，且模块内每个面上的电极数量至少为四个。模块的形状优选为具有六个面的立方体，立方体内至少有一个面安装有功能组件，其余五个面上均设置有至少四个电极，该电极应用于电源和网络信号，若无特殊情况，在每个面上的电源和网络信号各有两个电极。
优选的，功能组件包括驱动组件、传感器组件、控制接口存储组件、电源组件、接口组件及其他参与机器人工作的功能组件。本实施例列举了部分功能组件的具体形式，包括但不限于本实施例的内容。其中值得说明的是，虽然根据不同的功能使得模块内部具有不同的功能组件，但不排除存在一定的特殊情况，即一个模块内装载了多个功能组件，而不是一个模块内一定只能装载一种功能组件。
优选的，模块之间的通信是通过电极的连接和网络变量结合来实现的，网络变量结合用来衔接不同模块之间的输出变量和输入变量以达到通信的目的。本实施例提供的通信手段是采用网络变量结合的方式来实现的，具体技术方案可参考日本专利文献，专利公开号为JP1998108985A，专利名称为单体设备编程系统，该专利文献中详细介绍了模块之间的通信，经过模块联网和网络变量结合来实现。如图9所示为例，在本实施例中，多个模块输出了变量n和m，这两个变量在网络变量结合的衔接下输入到所需的模块，根据输入的变量n和m使得模块继续输出p和q，p和q再次通过网络结合变量输入到多个模块中，完成一次数据交换。
优选的，模块之间还可以通过无线或者光通信联网。为了增加模块部署的灵活性，模块之间可以通过无线或者光通信连接，只需在模块内加装无线通信组件或者光通信组件。由于本发明的模块之间结构较为紧凑，无线通信可采用近距离通信组件，以降低功耗和成本，例如蓝牙等。
一种可编程的组装模块式分散控制机器人，包括机器人控制终端上的可编程应用程序，其特征在于，不同的模块之间拥有不同的人机交互界面，通过编程使得在人机交互界面上对模块进行控制与监控。在组装模块式分散控制机器人这一技术方案的基础上，利用该技术方案进一步实现可编程的功能，该可编程的技术方案是在日本专利文献的基础上完成的，该文献的专利公开号为JP1999237909A。上述日本专利文献提供了可编程的应用程序，通过这个程序可以控制机器人以及给机器人编程，还可以监控机器人的动作情况和单体模块的传感器信号。在本实施例中，如图10所示，每一个模块都对应着一个应用程序的交互界面，界面上有可视的控制驱动组件或监视传感器组件的命令界面。如图11所示，模块监控界面上的每一命令对应模块的每个功能，包括驱动器组件的控制功能和传感器组件的监视功能。接口机器人和微机等终端连接后，在联 网画面上执行联网命令就可以自动探索模块的构成，或者从模块图块放到画面上手动构成机器人的模块编程命令，同时实现模块之间的联网（如图 12所示）。用鼠标器双击联网后的模块图块就可以打开模块单体的监控界面（如图 10所示）。
优选的，编程数据通过控制接口存储组件实现存储，模块根据编程数据自动实现预定的操作。将在终端上编辑完毕的命令存入接口存储组件，在断开终端与模块的连接后，模块可根据预定的指令执行预设的动作。
Claims (7)
1.可组装模块式分散控制机器人，其特征在于，机器人由多个不同功能的模块组装而成，模块为三维立体结构，且模块上各面上均设置有供模块之间相互可拆卸组装的电连接件，每个模块内均设置有中央处理器，且每个模块根据任务的不同使得其内部设置有不同的功能组件，功能组件设置在模块内任意一个面上且其余的面上设置有多个电源或网络信号电极，模块内的电极通过电连接件而与相邻的模块之间电连接；电连接件为电极纽扣或者具有磁力的电极扣环。
2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，模块为立方六面体，且模块内每个面上的电极数量至少为四个。
3.如权利要求2所述的机器人，其特征在于，功能组件包括驱动组件、传感器组件、控制接口存储组件、电源组件、接口组件及其他参与机器人工作的功能组件。
4.如权利要求1至3所述的机器人，其特征在于，模块之间的通信是通过电极的连接和网络变量结合来实现的，网络变量结合用来衔接不同模块之间的输出变量和输入变量以达到通信的目的。
5.如权利要求4所述的机器人，其特征在于，模块之间还可以通过无线或者光通信联网，
为了增加模块部署的灵活性，模块之间可以通过无线或者光通信连接，只需在模块内加装无线通信组件或者光通信组件。
6.一种可编程的组装模块式分散控制机器人，包括机器人控制终端上的可编程应用程序，其特征在于，不同的模块之间拥有不同的人机交互界面，通过编程使得在人机交互界面上对模块进行控制与监控。
7.如权利要求6所述的机器人，其特征在于，编程数据通过控制接口存储组件实现存储，模块根据编程数据自动实现预定的操作。
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