CN107303672A - 通用协作机器人、机器人系统及通用协作机器人执行操作任务的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于人机协作的协作机器人，特别是一种通用协作机器人、机器人系统及通用协作机器人执行操作任务的方法。所述通用协作机器人包括机械手、控制模块及识别装置。所述机械手具有对接机构，所述对接机构用于对接动作执行机构。所述控制模块与所述对接机构通信连接，以用于控制当前动作执行机构所要执行的操作。所述识别装置与所述控制模块通信连接，以用于识别动作执行机构的身份标签，且在所述机械手完成与对应动作执行机构的对接时触发所述控制模块执行对该动作执行机构的控制。本发明通用协作机器人实现了全自动更换握爪、工夹具等系统，极大了提高了通用性能。

Description

通用协作机器人、机器人系统及通用协作机器人执行操作任 务的方法

技术领域

本发明涉及一种协作机器人，特别是一种通用协作机器人、机器人系统及通用协作机器人执行操作任务的方法。

背景技术

机器人能够逐渐取代人力完成单调、重复性高、危险性强的工作之时，协作机器人也将会慢慢渗入各个工业领域，与人机协同工作。协作机器人面向小零件组装的解决方案。协作机器人拥有软垫包裹的机械臂、力传感器和嵌入式安全系统，因此可以与人类并肩工作，没有任何障碍。由于其尺寸小，可以将它安装在普通的工作台上。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种通用性能强的通用协作机器人、机器人系统及通用协作机器人执行操作任务的方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种通用协作机器人，其特征在于，所述通用协作机器人包括：

机械手，所述机械手具有对接机构，所述对接机构用于对接动作执行机构；

控制模块，所述控制模块与所述对接机构通信连接，以用于控制当前动作执行机构所要执行的操作；

识别装置，所述识别装置与所述控制模块通信连接，以用于识别动作执行机构的身份标签，且在所述机械手完成与对应动作执行机构的对接时触发所述控制模块执行对该动作执行机构的控制。

优选地，所述机械手包括多个关节。

优选地，动作执行机构包括握爪或工夹具。

优选地，所述识别装置包括读取单元，所述读取单元用于读取动作执行机构的身份标签。

优选地，所述读取单元包括射频识别读写器或条形码扫描器。

优选地，所述识别装置还包括触发单元，所述触发单元用于触发与当前动作执行机构对应的所述控制模块。

优选地，所述识别装置还包括查询单元，所述查询单元用于查询与当前动作执行机构相对应的所述控制模块。

优选地，还包括存储单元，所述存储单元用于存储多个所述控制模块；

每一个所述控制模块均用于控制一种动作执行机构；

所述查询单元设置为在所述存储单元中查询对应于当前动作执行机构的所述控制模块。

优选地，所述识别装置还包括判断单元及互联网连接单元；

所述判断单元设置为当所述查询单元在所述存储单元中没有找到对应所述控制模块时，打开所述互联连接单元以使得所述查询单元在互联网中查询对应当前动作执行机构的所述控制模块。

本发明还提供一种机器人系统。所述机器人系统包括动作执行机构模组及

如前述中任一项所述的通用协作机器人；

所述动作执行机构模组包括多个动作执行机构。

优选地，每一个动作执行机构均包括与所述机械手的对接机构进行对配的 对配结构。

本发明提供一种通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供机械手，所述机械手具有对接动作执行机构的对接机构；

提供控制模块，将所述控制模块与所述机械手通信连接；

提供识别装置，将所述识别装置与所述控制模块通信连接；

对接，所述机械手的对接机构与动作执行机构进行对接；

识别，所述识别装置识别当前动作执行机构的身份标签；

触发，所述识别装置根据识别到的身份标签触发对应控制模块；

控制，所述控制模块控制当前动作执行机构执行操作任务。

优选地，所述控制模块包括机器人控制程序。

优选地，还包括步骤：

查询，提供查询单元，所述查询单元用于查询与当前动作执行机构相对应的所述控制模块。

优选地，在查询步骤之前还包括步骤：

存储，提供存储单元，将多个控制模块存储在存储单元；每一个所述控制模块均用于控制一种动作执行机构。

优选地，还包括步骤：

判断，提供判断单元，所述判断单元判断所述查询单元是否在所述存储单元中找到对应当前动作执行机构的所述控制模块；

联网，提供互联网连接单元，所述互联网连接单元在所述判断单元判断出所述查询单元在所述存储单元中没有找到对应所述控制模块时接入互联网；

再查询，所述查询单元接入互联网并在互联网中查询对应当前动作执行机 构的所述控制模块。

本发明还提供一种通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于，包括如下步骤：

命令输入，提供用于输入操作命令的命令输入模块，在所述命令输入模块上输入命令，以控制动作执行机构所要执行的操作任务；

配对，提供配对模块，将所述配对模块与所述命令输入模块进行通信连接，所述配对模块查找用于执行所述命令的动作执行机构；

对接，提供机械手及动作执行机构，所述机械手具有对接机构，将所述对接机构与所述动作执行机构进行对接；

控制，提供控制模块，所述控制模块根据通过所述命令输入模块所输入的命令控制当前动作执行机构执行操作任务。

本发明还提供一种通用协作机器人执行操作任务的控制方法，其包括步骤：

提供机械手，所述机械手具有对接动作执行机构的对接机构；所述机械手具有示教器，所述示教器包括控制器、查询单元和存储模块；所述存储模块存储有对应不同的动作执行机构的控制单元；所述机械手设置有身份识别装置；所述识别装置与所述控制单元通信连接；

提供动作执行机构；

所述身份识别装置读取所述动作执行机构的身份信息，并将该身份信息输送至所述控制器；

所述查询单元所述存储模块中是否存在与动作执行机构相对应的控制单元，如有，则控制器调取该控制单元中的控制程序控制动作执行机构；

对接，所述机械手的对接机构与动作执行机构进行对接；

拖拽所述动作执行机构移动，并在需要记忆的位置点向控制器输送指令， 示教器记忆动作执行机构的轨迹信息及在其中的选定的位置所需的动作信息；

示教器根据记忆的信息控制动作执行机构沿记忆的轨迹信息移动，并在选定的位置点执行需要的动作。

与现有技术相比，本发明通用协作机器人通过识别装置识别动作执行机构的身份标签，且在机械手完成与对应动作执行机构的对接时触发所述控制模块执行对该动作执行机构的控制。因而，本发明通用协作机器人实现了全自动更换握爪、工夹具等系统，极大了提高了通用性能，扩展了适用范围，有助于自动化操作的推广。

附图说明

图1为本发明提供的一种通用协作机器人的结构示意图。

图2为本发明提供的一种机器人系统的一种实施方式的各部件模块的配合关系示意图。

图3为图2的机器人系统的另一种实施方式的在不需要联网时的各部件模块的配合关系示意图。

图4为图3的机器人系统的在联网时的各部件模块的配合关系示意图。

图5为图3的机器人系统的各个控制单元与动作执行机构的映射关系图。

图6为本发明提供的一种通用协作机器人执行操作任务的方法的步骤图。

图7为图6的一种通用协作机器人执行操作任务的方法的另一种实施方式的步骤图。

图8为本发明提供的另外一种通用协作机器人执行操作任务的方法的步骤 图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

请参阅图1及图2，所述通用协作机器人101包括机械手10、控制模块20及识别装置30。所述控制模块20、所述识别装置30分别设置在所述机械手10上。在本实施例中，为了减小占用空间且便于保护器件，所述控制模块20及所述识别装置30均设置在所述机械手10的管腔内。

所述机械手10可以移动、运转并与对应动作执行机构(图中未示出)配合以执行各种操作任务。所述机械手10包括关节，以提升多维度活动自由度。在本实施例中，所述机械手10包括六个关节及两个连杆，也即是六轴机械手。所述机械手10还包括电力装置、动力装置、气管及输入输出接口等。所述机械手10具有对接机构11。所述对接机构11用于对接动作执行机构。

需要说明的是，在本发明中所提及的“机械手(或对接机构)与动作执行机构对接”指的是“动作执行机构与机械手实现稳固地机械连接、电力、控制信号以及气管的连接，以使得动作执行机构能够执行相应的操作任务”。动作执行机构根据所要执行的具体操作任务，可以包括各种类型的握爪、工夹具，譬如拧螺丝机、打孔机等。当然，动作执行机构可以通过旋转电机、减速电机或马达等动力机构实现动力输出。

所述控制模块20与所述对接机构11通信连接，以用于控制当前动力执行机构所要执行的操作。每一个所述控制模块20均用于控制一个动作执行机构。所述控制模块20包括机器人程序。每一个所述机器人程序用于操控对应的动作执行机构完成某一种特定操作任务、工作或功能，也即是预先建立所述控制模 块20与对应动作执行机构的一一对应的映射控制关系。所述控制模块20可以采用单片机或微处理器实现控制功能。当然，所述控制模块20也可以为特定的布图线路。在本实施例中，所述控制模块20可以存储在特定的存储单元或者互联网服务器，从而便于扩展应用、提高通用性能。可以想到的是，可以采用单片机或微处理器同时完成控制及存储功能。

所述识别装置30与所述控制模块20通信连接，以用于识别动作执行机构的身份标签，且在所述机械手10完成与对应动作执行机构的对接时触发所述控制模块20执行对该动作执行机构的控制。所述识别装置30包括读取单元31。所述读取单元31用于读取动作执行机构的身份标签。根据动作执行机构的身份标签的类别的不同，所述读取单元31采用相应的读取结构。譬如，动作执行机构的身份标签为条形码时，所述读取单元31为条形码扫描器。当动作执行机构的的身份标签为电子标签，也即是RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)时，所述读取单元31为射频识别读写器。

所述识别装置30还包括触发单元33。所述触发单元33用于触发与当前动作执行机构对应的所述控制模块20。所述触发单元33可以采用触发器件、触发电路、逻辑控制程序或单片机实现触发功能。

所述识别装置30还包括查询单元35。所述查询单元35用于查询与当前动作执行机构相对应的所述控制模块20。在本实施例中，为了精简结构及提高反应速度，所述查询单元35设置为首先在存储单元22中查询对应的所述控制模块20。也即是，所述查询单元35首先在所述通用协作机器人101自带的所述控制模块20中查询。

为了提高通用扩展性能，所述识别装置30还包括判断单元37及互联网连 接单元39。所述判断单元37设置为在所述查询单元35在所述存储单元22中没有查询到对应所述控制模块20时，打开所述互联网连接单元39以使得所述查询单元35在互联网中查询对应当前动作执行机构的所述控制模块20。所述判断单元37可以采用相应的逻辑元器件或逻辑程序实现其判断功能。互联网(英文名称：Internet)，又称作网际网络、因特网等。所述互联网连接单元39可以包括相应的网络接入设备、网络接口等。由于生产生活中对于机器人所要实现的具体操作任务(或功能)的要求层出不穷，相应的在互联网中就具有各种各样的丰富、不断更新的所述控制模块20。在本实施例中，所述查询单元35能够在互联网中查询能够实现所述控制模块20的对应功能的机器人控制程序，并且将该机器人控制程序进行下载到所述存储单元22中以便于后续使用，从而提高动作执行机构的响应速度。

实施例二：

本发明还提供一种机器人系统100。所述机器人系统100包括动作执行机构模组及如实施例一所述的通用协作机器人101。

所述动作执行机构模组包括多个动作执行机构。每一个所述动作执行机构均用于执行一种特定的操作任务。多个动作执行机构可以散落、无规律的放置，也可以按照特定规律进行排列放置，从而形成所述动作执行机构模组。所述动作执行机构模组可以为一个装载有多个动作执行机构的工具箱。所述动作执行机构模块的动作执行机构的种类、数量及排序均可以根据需要而选择。为了提高对接速度及可重复操作的精度，每一个所述动作执行机构均包括与所述机械手的对接机构进行对配的对配结构。需要说明的是，所述对配结构可以为磁铁装置，可以为卡扣(对接机构则为卡槽)或螺钉等，只要能够实现对接即可，也即是在实现稳定机械连接时，从而可以便利地设置对应连接的电气、控制连接等。

实施例三：

本发明还提供一种通用协作机器人执行操作任务的方法103。所述通用协作机器人执行操作任务的方法103用于操控实施例一记载的所述通用协作机器人101的如何工作的具体步骤。

所述通用协作机器人执行操作任务的方法103包括如下步骤：

S301：对接，提供机械手10及动作执行机构，所述机械手具有对接机构，将所述对接机构与所述动作执行机构进行对接；

S302：识别，提供识别装置30，识别当前动作执行机构的身份标签；

S303：触发，提供控制模块20，所述识别装置30根据识别到的身份标签触发对应所述控制模块20；

S304：控制，所述控制模块控制当前动作执行机构执行操作任务。

为了实现控制功能的可编辑、新建、删除以提高通用性能，所述控制模块20包括机器人控制程序。所述机器人控制程序能够根据不同的应用需求而进行相应的编辑、新建、删除操作。

为了提升控制所述动作执行机构的响应速度及操作效率，根据操作需要及操作频率等，所述控制模块20为多个，且该每一个控制模块20用于控制一种动作执行机构。此时，所述通用协作机器人执行操作任务的方法103还包括步骤：

S305：查询，提供查询单元35，所述查询单元35查询与当前动作执行机构 相对应的所述控制模块20。

为了存储多个所述控制模块20，所述通用协作机器人执行操作任务的方法103还包括步骤：

S306：存储，提供存储单元22，将多个所述控制模块20存储在所述存储单元中。

为了提供通用扩展性能，以在所述存储单元存储的控制模块20的数量不充足，不能够满足新增操作任务需要时，所述通用协作机器人执行操作任务的方法103还包括步骤：

S307：判断，提供判断单元37，所述判断单元37判断所述查询单元35是否在所述存储单元中找到了对应当前动作执行机构的所述控制模块20；

S308：联网，提供互联网连接单元，所述互联网连接单元在所述判断单元37判断出所述查询单元35在所述存储单元中没有找到对应当前动作执行机构的所述控制模块20时接入互联网；

S309：再查询，所述查询单元35接入互联网并在互联网中查询对应当前动作执行机构的所述控制模块20。

实施例四：

本发明还提供一种通用协作机器人执行操作任务的方法104。所述通用协作机器人执行操作任务的方法104包括以下步骤：

S401：命令输入，提供用于输入操作命令的命令输入模块，在所述命令输入模块上输入命令，以控制动作执行机构所要执行的操作任务；

S402：配对，提供配对模块(图中未示出)，将所述配对模块与所述命令输 入模块进行通信连接，所述配对模块查找用于执行所述命令的动作执行机构；

S403：对接，提供机械手10及动作执行机构，所述机械手10具有对接机构，将所述对接机构与所述动作执行机构进行对接；

S404：控制，提供控制模块20，所述控制模块根据通过所述命令输入模块所输入的命令控制当前动作执行机构执行操作任务。

为了便于操作，所述命令输入模块为UI(User Interface，人机交互)界面系统。

以上仅为本发明较佳的实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (17)

1.一种通用协作机器人，其特征在于，所述通用协作机器人包括：

机械手，所述机械手具有对接机构，所述对接机构用于对接动作执行机构；

控制模块，所述控制模块与所述对接机构通信连接，以用于控制当前动作执行机构所要执行的操作；

识别装置，所述识别装置与所述控制模块通信连接，以用于识别动作执行机构的身份标签，且在所述机械手完成与对应动作执行机构的对接时触发所述控制模块执行对该动作执行机构的控制。

2.根据权利要求1所述的通用协作机器人，其特征在于：

所述机械手包括多个关节。

3.根据权利要求1所述的通用协作机器人，其特征在于：

动作执行机构包括握爪或工夹具。

4.根据权利要求1所述的通用协作机器人，其特征在于：

所述识别装置包括读取单元，所述读取单元用于读取动作执行机构的身份标签。

5.根据权利要求4所述的通用协作机器人，其特征在于：

所述读取单元包括射频识别读写器或条形码扫描器。

6.根据权利要求4所述的通用协作机器人，其特征在于：

所述识别装置还包括触发单元，所述触发单元用于触发与当前动作执行机构对应的所述控制模块。

7.根据权利要求6所述的通用协作机器人，其特征在于：

所述识别装置还包括查询单元，所述查询单元用于查询与当前动作执行机构相对应的所述控制模块。

8.根据权利要求7所述的通用协作机器人，其特征在于：

还包括存储单元，所述存储单元用于存储多个所述控制模块；

每一个所述控制模块均用于控制一种动作执行机构；

所述查询单元设置为在所述存储单元中查询对应于当前动作执行机构的所述控制模块。

9.根据权利要求8所述的通用协作机器人，其特征在于：

所述识别装置还包括判断单元及互联网连接单元；

所述判断单元设置为当所述查询单元在所述存储单元中没有找到对应所述控制模块时，打开所述互联连接单元以使得所述查询单元在互联网中查询对应当前动作执行机构的所述控制模块。

10.一种机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括动作执行机构模组及

如权利要求1所述的通用协作机器人；

所述动作执行机构模组包括多个动作执行机构。

11.根据权利要求10所述的机器人系统，其特征在于：

每一个动作执行机构均包括与所述机械手的对接机构进行对配的对配结构。

12.一种通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于：

提供机械手，所述机械手具有对接动作执行机构的对接机构；

提供控制模块，将所述控制模块与所述机械手通信连接；

提供识别装置，将所述识别装置与所述控制模块通信连接；

对接，所述机械手的对接机构与动作执行机构进行对接；

识别，所述识别装置识别当前动作执行机构的身份标签；

触发，所述识别装置根据识别到的身份标签触发对应控制模块；

控制，所述控制模块控制当前动作执行机构执行操作任务。

13.根据权利要求12所述的通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于：

还包括步骤：

查询，提供查询单元，所述查询单元用于查询与当前动作执行机构相对应的所述控制模块。

14.根据权利要求13所述的通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于：

在查询步骤之前还包括步骤：

存储，提供存储单元，将多个控制模块存储在存储单元；每一个所述控制模块均用于控制一种动作执行机构。

15.根据权利要求14所述的通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于：

还包括步骤：

判断，提供判断单元，所述判断单元判断所述查询单元是否在所述存储单元中找到对应当前动作执行机构的所述控制模块；

联网，提供互联网连接单元，所述互联网连接单元在所述判断单元判断出所述查询单元在所述存储单元中没有找到对应所述控制模块时接入互联网；

再查询，所述查询单元接入互联网并在互联网中查询对应当前动作执行机构的所述控制模块。

16.一种通用协作机器人执行操作任务的方法，其特征在于，包括如下步骤：

命令输入，提供用于输入操作命令的命令输入模块，在所述命令输入模块上输入命令，以控制动作执行机构所要执行的操作任务；

配对，提供配对模块，将所述配对模块与所述命令输入模块进行通信连接，

所述配对模块查找用于执行所述命令的动作执行机构；

对接，提供机械手及动作执行机构，所述机械手具有对接机构，将所述对接机构与所述动作执行机构进行对接；

控制，提供控制模块，所述控制模块根据通过所述命令输入模块所输入的命令控制当前动作执行机构执行操作任务。

17.一种通用协作机器人执行操作任务的控制方法，其特征在于，包括步骤：

提供机械手，所述机械手具有对接动作执行机构的对接机构；所述机械手具有示教器，所述示教器包括控制器、查询单元和存储模块；所述存储模块存储有对应不同的动作执行机构的控制单元；所述机械手设置有识别装置；所述识别装置与所述控制单元通信连接；

提供动作执行机构；

所述识别装置读取所述动作执行机构的身份信息，并将该身份信息输送至所述控制器；

所述查询单元所述存储模块中是否存在与动作执行机构相对应的控制单元，

如有，则控制器调取该控制单元中的控制程序控制动作执行机构；

对接，所述机械手的对接机构与动作执行机构进行对接；

拖拽所述动作执行机构移动，并在需要记忆的位置点向控制器输送指令，示教器记忆动作执行机构的轨迹信息及在其中的选定的位置所需的动作信息；

示教器根据记忆的信息控制动作执行机构沿记忆的轨迹信息移动，并在选定的位置点执行需要的动作。