CN108247632A - 一种基于ros的协作机器人控制系统 - Google Patents

一种基于ros的协作机器人控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108247632A
CN108247632A CN201711453582.9A CN201711453582A CN108247632A CN 108247632 A CN108247632 A CN 108247632A CN 201711453582 A CN201711453582 A CN 201711453582A CN 108247632 A CN108247632 A CN 108247632A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ros
module
human
control system
wireless communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711453582.9A
Other languages
English (en)
Inventor
徐文福
褚琪琪
韩亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority to CN201711453582.9A priority Critical patent/CN108247632A/zh
Publication of CN108247632A publication Critical patent/CN108247632A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B25J9/161—Hardware, e.g. neural networks, fuzzy logic, interfaces, processor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于ROS的协作机器人控制系统，其包括：人机交互控制器、ROS无线通信控制器及各关节伺服控制器，所述人机交互控制器通过USB串口与所述ROS无线通信控制器连接，所述ROS无线通信控制器与所述各关节伺服控制器连接。本发明提供的基于ROS的协作机器人控制系统，采用具有仿真机械臂及工作场景的实时交互式人机控制器实现上位机控制，降低控制门槛及操控复杂度；利用无线通信实现机械臂控制、减少了大量的电缆走线，减轻了设备重量并利于机械臂可重构操作；无线控制器兼具数据传输，数据监控及应急响应等功能。通过恰当的中断应急响应设计，可在控制系统出现故障时启动应急响应，从而防止出现机械臂失控的情况，广泛应用于机器人控制领域。

Description

一种基于ROS的协作机器人控制系统
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，具体为基于ROS的协作机器人控制系统。
背景技术
机械臂控制系统是机械臂的重要组成部分，广泛应用在世界范围内的各种机械臂中。传统控制系统其特点多是界面不友好、过于庞杂、操作复杂、价格昂贵并且在使用过程中不易进行修改及二次开发。传统机械臂控制系统多采用电缆线进行连接，所以导致电气线路繁琐，移动性和灵活性很差，检修复杂而且未知安全隐患较多的同时，传统控制系统因受机械臂个数和单个机械臂关节数量的限制，也不能灵活运用于机械臂重构情况，使可配置性能以及应用场景和使用空间都受到了很大的限制，因此具有友好人机交互界面的无线化的机械臂控制系统是未来的发展趋势。这种控制系统具有价格便宜、易应用、界面友好和高灵活性，然而这就对机械臂控制系统提出了更高的要求，高集成性、高灵活性的机械臂控制系统设计方法是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于ROS的协作机器人控制系统。
本发明所采用的技术方案是：
本发明提供一种基于ROS的协作机器人控制系统，其包括：人机交互控制器、ROS无线通信控制器及各关节伺服控制器，所述人机交互控制器通过USB串口与所述ROS无线通信控制器连接，所述ROS无线通信控制器与所述各关节伺服控制器连接。
作为该技术方案的改进，所述人机交互控制器包括人机交互控制模块和数据生成模块，所述人机交互控制模块的输出端与所述数据生成模块的输入端连接。
作为该技术方案的改进，所述人机交互控制器还包括实时监控模块，所述数据生成模块的输出端与所述实时监控模块的输入端连接。
作为该技术方案的改进，所述ROS无线通信控制器包括无线通信模块、数据处理模块、中断应急模块，所述中断应急模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与所述无线通信模块的输入端连接。
进一步地，所述ROS无线通信控制器还包括LCD数据监控模块，所述LCD数据监控模块的输入端与所述人机交互控制器的输出端连接。
进一步地，所述无线通信模块包括WIFI和/或蓝牙。
进一步地，所述ROS无线通信控制器采用型号为STM32F103ZET6的芯片。
本发明的有益效果是：本发明提供的基于ROS的协作机器人控制系统，采用具有仿真机械臂及工作场景的实时交互式人机控制器实现上位机控制，降低控制门槛及操控复杂度；利用无线通信实现机械臂控制、减少了大量的电缆走线，减轻了设备重量并利于机械臂可重构操作；无线控制器兼具数据传输，数据监控及应急响应等功能。通过恰当的中断应急响应设计，可在控制系统出现故障时启动应急响应，从而防止出现机械臂失控的情况。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明第一实施例的示意图；
图2是本发明第二实施例的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参照图1，本发明提供一种基于ROS的协作机器人控制系统，其包括：人机交互控制器、ROS无线通信控制器及各关节伺服控制器，所述人机交互控制器通过USB串口与所述ROS无线通信控制器连接，所述ROS无线通信控制器与所述各关节伺服控制器连接。
参照图2,所述人机交互控制器包括人机交互控制模块和数据生成模块，所述人机交互控制模块的输出端与所述数据生成模块的输入端连接。所述人机交互控制器还包括实时监控模块，所述数据生成模块的输出端与所述实时监控模块的输入端连接。
所述ROS无线通信控制器包括无线通信模块、数据处理模块、中断应急模块，所述中断应急模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与所述无线通信模块的输入端连接。所述ROS无线通信控制器还包括LCD数据监控模块，所述LCD数据监控模块的输入端与所述人机交互控制器的输出端连接。
其中，所述无线通信模块包括WIFI和/或蓝牙。
所述ROS无线通信控制器采用型号为STM32F103ZET6的芯片。
作为一具体实施例，本发明提供一种基于ROS(Robot Operating System)操作系统的机械臂无线控制系统，该控制系统包括：具有模拟真实机械臂及实际场景的三维人机交互控制界面、ROS无线通信控制器、WiFi无线网络和电源管理与配电模块。其中具有仿真真实机械臂及工作场景的实时交互式人机控制器，基于Linux+ROS操作系统开发。ROS无线通信控制器包括：微控制器、串口、WiFi无线网络节点芯片、液晶显示屏及中断按键等。其中三维人机交互控制界面可选择Linux+ROS的形式，如利用Moveit！及Rviz实现三维人机交互控制功能。其中微控制器可以选择如STM32F103ZET6等芯片，也可以用ARM、DSP、FPGA等系列的芯片进行替换，无线网络节点芯片可选择如RM-04等芯片。
系统工作时，首先运行上位机界面，通过WiFi采集关节驱动器反馈的信息，然后经过处理，再通过WiFi对关节驱动器进行控制；ROS无线通信控制器通过USB接口，负责接收上位机所下发的数据信息，与此同时，ROS无线通信控制器还通过WiFi与关节驱动器进行通信，获得整个系统的运动学和动力学特性；电源管理和分配模块负责对整个控制器进行电源供电。
无线控制器兼具数据传输，数据监控及应急响应等功能。无线控制器与系统之间通过USB数据线相连接，无线控制器与关节之间通过WiFi无线通信连接，从而实现数据收发及传输。通过嵌入式的软硬件设计，无线控制器行成WiFi通信中的AP端，各关节伺服控制器行成并作为WiFi通信中的STA客户端，从而行成内部组网，完成内部通信功能。此外，通过嵌入式的中断设计，无线控制器还可作为应急响应模块。当系统或机械臂出现故障时，可通过无线控制器启动应急响应从而控制机械臂，防止失控并避免事故发生。
本方案基于Linux+ROS操作系统开发，采用基于XML语言的URDF(unified robotdescription format)文件建立机械臂模型及仿真实际场景。其可根据机械臂实际关节参数及数量修改URDF文件，使之可灵活适应机械臂可重构特性。利用Moveit！及Rviz可视化工具完成机械臂的三维交互及规划、监控。
本方案利用Moveit！及Rviz可视化工具完成机械臂的三维交互及规划、监控，实现机械臂的可重构特性。
本发明提供的基于ROS的协作机器人控制系统，采用具有仿真机械臂及工作场景的实时交互式人机控制器实现上位机控制，降低控制门槛及操控复杂度；利用无线通信实现机械臂控制、减少了大量的电缆走线，减轻了设备重量并利于机械臂可重构操作；无线控制器兼具数据传输，数据监控及应急响应等功能。通过恰当的中断应急响应设计，可在控制系统出现故障时启动应急响应，从而防止出现机械臂失控的情况。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于，其包括：人机交互控制器、ROS无线通信控制器及各关节伺服控制器，所述人机交互控制器通过USB串口与所述ROS无线通信控制器连接，所述ROS无线通信控制器与所述各关节伺服控制器连接。
2.根据权利要求1所述的基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于：所述人机交互控制器包括人机交互控制模块和数据生成模块，所述人机交互控制模块的输出端与所述数据生成模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于：所述人机交互控制器还包括实时监控模块，所述数据生成模块的输出端与所述实时监控模块的输入端连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于：所述ROS无线通信控制器包括无线通信模块、数据处理模块、中断应急模块，所述中断应急模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与所述无线通信模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于：所述ROS无线通信控制器还包括LCD数据监控模块，所述LCD数据监控模块的输入端与所述人机交互控制器的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于：所述无线通信模块包括WIFI和/或蓝牙。
7.根据权利要求6所述的基于ROS的协作机器人控制系统，其特征在于：所述ROS无线通信控制器采用型号为STM32F103ZET6的芯片。
CN201711453582.9A 2017-12-28 2017-12-28 一种基于ros的协作机器人控制系统 Pending CN108247632A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711453582.9A CN108247632A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种基于ros的协作机器人控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711453582.9A CN108247632A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种基于ros的协作机器人控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108247632A true CN108247632A (zh) 2018-07-06

Family

ID=62723045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711453582.9A Pending CN108247632A (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种基于ros的协作机器人控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108247632A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110666804A (zh) * 2019-10-31 2020-01-10 福州大学 一种用于双机器人协作的运动规划方法及系统
CN111267098A (zh) * 2020-02-19 2020-06-12 清华大学 机器人关节层控制方法及系统
CN111319043A (zh) * 2020-02-20 2020-06-23 深圳前海达闼云端智能科技有限公司 机器人的控制方法、装置、存储介质和机器人
CN111474866A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 杭州迅蚁网络科技有限公司 基于ros的无人仓储站运动控制仿真方法及系统
CN113671963A (zh) * 2021-08-23 2021-11-19 深圳市小二极客科技有限公司 机器人传输服务三端控制系统
CN115026811A (zh) * 2022-05-20 2022-09-09 北京理工大学 一种多机器人串口转wifi通讯及协同运动控制方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060061483A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Smith Timothy D Monitoring and security system and method
CN101053954A (zh) * 2007-04-29 2007-10-17 东北大学 一种基于can总线的模块化机器人控制系统
KR100827787B1 (ko) * 2007-07-06 2008-05-07 한국전력공사 송전선 애자 청소 및 점검용 로봇 원격 제어 시스템
CN202257212U (zh) * 2011-08-18 2012-05-30 广东工业大学 仿人机器人控制系统
CN103192390A (zh) * 2013-04-15 2013-07-10 青岛海艺自动化技术有限公司 拟人机器人控制系统
CN103495979A (zh) * 2013-09-30 2014-01-08 湖北三江航天红林探控有限公司 通过无线/有线双通道控制的排爆机器人
CN204215204U (zh) * 2014-11-19 2015-03-18 济南大学 一种景区智能服务机器人
CN106625683A (zh) * 2017-02-27 2017-05-10 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于wifi的可重构人机协作机械臂系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060061483A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Smith Timothy D Monitoring and security system and method
CN101053954A (zh) * 2007-04-29 2007-10-17 东北大学 一种基于can总线的模块化机器人控制系统
KR100827787B1 (ko) * 2007-07-06 2008-05-07 한국전력공사 송전선 애자 청소 및 점검용 로봇 원격 제어 시스템
CN202257212U (zh) * 2011-08-18 2012-05-30 广东工业大学 仿人机器人控制系统
CN103192390A (zh) * 2013-04-15 2013-07-10 青岛海艺自动化技术有限公司 拟人机器人控制系统
CN103495979A (zh) * 2013-09-30 2014-01-08 湖北三江航天红林探控有限公司 通过无线/有线双通道控制的排爆机器人
CN204215204U (zh) * 2014-11-19 2015-03-18 济南大学 一种景区智能服务机器人
CN106625683A (zh) * 2017-02-27 2017-05-10 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于wifi的可重构人机协作机械臂系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李振伟 等: "《ROS入门与实战》", 30 April 2016, 中国矿业大学出版社 *
韩亮: "无线化可重构空间机械臂关节的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110666804A (zh) * 2019-10-31 2020-01-10 福州大学 一种用于双机器人协作的运动规划方法及系统
CN110666804B (zh) * 2019-10-31 2021-07-13 福州大学 一种用于双机器人协作的运动规划方法及系统
CN111267098A (zh) * 2020-02-19 2020-06-12 清华大学 机器人关节层控制方法及系统
CN111267098B (zh) * 2020-02-19 2021-05-28 清华大学 机器人关节层控制方法及系统
CN111319043A (zh) * 2020-02-20 2020-06-23 深圳前海达闼云端智能科技有限公司 机器人的控制方法、装置、存储介质和机器人
CN111474866A (zh) * 2020-04-07 2020-07-31 杭州迅蚁网络科技有限公司 基于ros的无人仓储站运动控制仿真方法及系统
CN111474866B (zh) * 2020-04-07 2023-11-10 杭州迅蚁网络科技有限公司 基于ros的无人仓储站运动控制仿真方法及系统
CN113671963A (zh) * 2021-08-23 2021-11-19 深圳市小二极客科技有限公司 机器人传输服务三端控制系统
CN115026811A (zh) * 2022-05-20 2022-09-09 北京理工大学 一种多机器人串口转wifi通讯及协同运动控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108247632A (zh) 一种基于ros的协作机器人控制系统
CN104932373A (zh) 一种智能工业网络协议无线转换器
CN105163510A (zh) 一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统
CN105938678A (zh) 一种多平台数控仿真器
CN202975723U (zh) 家居智能控制器以及远程家居控制系统
CN203773317U (zh) 一种集散控制系统
CN211086953U (zh) 一种智能远程信号断点控制器
CN103064358A (zh) 基于Android系统的注塑机分离式HMI控制器和注塑机控制系统
CN208334985U (zh) 一种仪器的多屏协同操控系统
CN202753158U (zh) 取出机用自动控制系统
CN202886920U (zh) 一种加弹机控制系统
CN203796252U (zh) 车载钻机集成操控系统
CN202916668U (zh) 基于Android系统的注塑机分离式HMI控制器和注塑机控制系统
CN208423100U (zh) 一种电池包调试系统
CN203232317U (zh) 一种基于英特网的互联网远程监控系统
CN202421828U (zh) 具有手机短信平台的plc控制系统
CN105429871A (zh) 一种基于Wi-Fi和PROFIBUS-DP总线互连的嵌入式Web网关和通信系统
CN105242592A (zh) 通过profibus pa操作站直接读取hart仪表参数的方法及系统
CN206628076U (zh) 医院护士巡检系统
CN204065790U (zh) 一种无线示教控制器
CN106249661B (zh) 一种工业数据采集系统及方法
CN205377912U (zh) 基于Wi-Fi和PROFIBUS-DP总线的嵌入式Web网关
CN203164626U (zh) 智能控制系统
CN205210585U (zh) 通过profibus pa操作站直接读取hart仪表参数的系统
CN204408370U (zh) 一种can总线网络监测诊断系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180706