CN110757461A - 一种工业移动机器人的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业机器人领域，具体的公开了一种工业移动机器人的控制系统及其工作方法；包括包括中央处理器（1）、示教编程器（2）、操作面板（3）、存储器（4）、数模转换器（5）、传感器接口（6）、轴控制器（7）、通信接口（8），本发明所述的工业移动机器人的控制系统结构简洁，功能强大，灵活性高，可以应用于多种工业场景。

Description

一种工业移动机器人的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于工业机器人领域，具体的公开了一种工业移动机器人的控制系统及其工作方法。

技术背景

工业机器人是面向工业领域的的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人最显著的特点有以下几个：

(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。

(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。

(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。

(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。然而上述机器人按照人类指令执行操作行为，实现机器人与人类互动， 其整体互动效果较差，行为的执行过程往往死板僵硬。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种工业移动机器人的控制系统及其控制方法，本控制系统结构简洁，功能强大，灵活性高，可以应用于多种工业场景。

为实现上述目，本发明采用以下技术方案：

一种工业移动机器人的控制系统，包括中央处理器、示教编程器、操作面板、存储器、数模转换器、传感器接口、轴控制器、通信接口；所述控制处理器位于中心位置，是控制系统的调度指挥机构，所述示教编程器、操作面板、存储器、数模转换器、传感器接口、轴控制器和通信接口围绕所述中央处理器布置，并与所述中央处理器电性连接；所述示教编程器用于示教机器人的工作轨迹、参数设定和所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU及存储单元，与中央处理器之间以串行通信方式实现信息交互；所述操作面板由各种显示屏、操作按键、状态指示灯构成，完成基本功能操作；所述存储器用于存储机器人的工作程序；所述数模转换器用于数字与模拟信号的转换；所述传感器接口用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制；所述轴控制器用于完成机器人各关节位置、速度和加速度控制；所述通信接口用于实现机器人和其他设备的信息交换。

进一步的，上述一种工业移动机器人的控制系统，所述传感器接口上接有语音检测模块，用于获取外部外部语音的模拟数据，通过数模转换器转换为数字信号，将数字信号与预设在存储器中的语音特征文件进行匹配，从所述外部语音数据中匹配得到机器人语音操作信息，将所述机器人语音操作信息发送至所述示教编程器中，所述示教编程器根据所述机器人语音操作信息生成对应的行为控制指令，将行为控制指令传输进入中央处理器，由中央处理器指挥轴控制器控制机器人的运动。

进一步的，上述一种工业移动机器人的控制系统，所述传感器接口上安装有图像捕获设备，用于获取外部外部图像的模拟数据，通过数模转换器转换为数字信号，将数字信号与预设在存储器中的图像特征文件进行匹配，实现图像识别，将识别后的图像信息发送至中央处理器。

进一步的，上述一种工业移动机器人的控制系统，所述通信接口上接有无线信号收发装置，所述无线信号收发装置能够接受无线数字信号，并传送至所述中央处理器中。

进一步的，上述一种工业移动机器人的控制系统，还包括由GPS定位装置，所述GPS定位装置与所述中央处理器电性连接。

进一步的，上述一种工业移动机器人的控制系统，所述操作面板还安装有紧急停止按钮。

进一步的，上述工业移动机器人的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

I. 通过操作面板或者通信接口启动工业移动机器人，中央处理器、示教编程器完成自检后在操作面板上显示待机状态；

II.通过操作面板或者通信接口手动控制工业移动机器人或通过操作面板或者通信接口调用存储器中存储机器人的工作程序，机器人开始执行工作；

III.工作中，机器人通过传感器接口连接的传感器，灵活应对工作中遇到的情况。

本发明具有以下有益效果：本发明所公开的一种工业移动机器人的控制系统结构简洁，功能强大，灵活性高，可以应用于多种工业场景，通过语音传感器能够接受人类自然语言指令，并依据指令进行各种复杂的运动；能够通过图像传感器识别各种场景，躲避障碍物，移动能力强；具有无线数据收发能力，可以自主运动，也可以由人远程控制；本发明公开的控制系统适用于大多数工业机器人在各种场景中的应用。

附图说明

图1为实施例1的示意图

图2为实施例2的示意图

图3为实施例3的示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，包括中央处理器1、示教编程器2、操作面板3、存储器4、数模转换器5、传感器接口6、轴控制器7、通信接口8；所述控制处理器1位于中心位置，是控制系统的调度指挥机构，所述示教编程器2、操作面板3、存储器4、数模转换器5、传感器接口6、轴控制器7和通信接口8围绕所述中央处理器1布置，并与所述中央处理器1电性连接；所述示教编程器2用于示教机器人的工作轨迹、参数设定和所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU及存储单元，与中央处理器1之间以串行通信方式实现信息交互；所述操作面板3由各种显示屏、操作按键、状态指示灯构成，完成基本功能操作；所述存储器4用于存储机器人的工作程序；所述数模转换器5用于数字与模拟信号的转换；所述传感器接口6用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制；所述轴控制器7用于完成机器人各关节位置、速度和加速度控制；所述通信接口8用于实现机器人和其他设备的信息交换。

实施例2

如图2所示的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，包括中央处理器1、示教编程器2、操作面板3、存储器4、数模转换器5、传感器接口6、轴控制器7、通信接口8；所述控制处理器1位于中心位置，是控制系统的调度指挥机构，所述示教编程器2、操作面板3、存储器4、数模转换器5、传感器接口6、轴控制器7和通信接口8围绕所述中央处理器1布置，并与所述中央处理器1电性连接；所述示教编程器2用于示教机器人的工作轨迹、参数设定和所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU及存储单元，与中央处理器1之间以串行通信方式实现信息交互；所述操作面板3由各种显示屏、操作按键、状态指示灯构成，完成基本功能操作；所述存储器4用于存储机器人的工作程序；所述数模转换器5用于数字与模拟信号的转换；所述传感器接口6用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制；所述轴控制器7用于完成机器人各关节位置、速度和加速度控制；所述通信接口8用于实现机器人和其他设备的信息交换；所述传感器接口6上接有语音检测模块61，用于获取外部外部语音的模拟数据，通过数模转换器5转换为数字信号，将数字信号与预设在存储器4中的语音特征文件进行匹配，从所述外部语音数据中匹配得到机器人语音操作信息，将所述机器人语音操作信息发送至所述示教编程器2中，所述示教编程器2根据所述机器人语音操作信息生成对应的行为控制指令，将行为控制指令传输进入中央处理器1，由中央处理器1指挥轴控制器7控制机器人的运动。

实施例3

一种工业移动机器人的控制系统，包括中央处理器1、示教编程器2、操作面板3、存储器4、数模转换器5、传感器接口6、轴控制器7、通信接口8；所述控制处理器1位于中心位置，是控制系统的调度指挥机构，所述示教编程器2、操作面板3、存储器4、数模转换器5、传感器接口6、轴控制器7和通信接口8围绕所述中央处理器1布置，并与所述中央处理器1电性连接；所述示教编程器2用于示教机器人的工作轨迹、参数设定和所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU及存储单元，与中央处理器1之间以串行通信方式实现信息交互；所述操作面板3由各种显示屏、操作按键、状态指示灯构成，完成基本功能操作；所述存储器4用于存储机器人的工作程序；所述数模转换器5用于数字与模拟信号的转换；所述传感器接口6用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制；所述轴控制器7用于完成机器人各关节位置、速度和加速度控制；所述通信接口8用于实现机器人和其他设备的信息交换；特别的，所述传感器接口6上安装有图像捕获设备62，用于获取外部外部图像的模拟数据，通过数模转换器5转换为数字信号，将数字信号与预设在存储器4中的图像特征文件进行匹配，实现图像识别，将识别后的图像信息发送至中央处理器1；所述通信接口8上接有无线信号收发装置81，所述无线信号收发装置81能够接受无线数字信号，并传送至所述中央处理器1中；进一步的，还包括由GPS定位装置9，所述GPS定位装置9与所述中央处理器1电性连接；特别的，所述操作面板3还安装有紧急停止按钮31。

以上结合实施例详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，包括中央处理器（1）、示教编程器（2）、操作面板（3）、存储器（4）、数模转换器（5）、传感器接口（6）、轴控制器（7）、通信接口（8）；所述控制处理器（1）位于中心位置，是控制系统的调度指挥机构，所述示教编程器（2）、操作面板（3）、存储器（4）、数模转换器（5）、传感器接口（6）、轴控制器（7）和通信接口（8）围绕所述中央处理器（1）布置，并与所述中央处理器（1）电性连接；所述示教编程器（2）用于示教机器人的工作轨迹、参数设定和所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU及存储单元，与中央处理器（1）之间以串行通信方式实现信息交互；所述操作面板（3）由各种显示屏、操作按键、状态指示灯构成，完成基本功能操作；所述存储器（4）用于存储机器人的工作程序；所述数模转换器（5）用于数字与模拟信号的转换；所述传感器接口（6）用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制；所述轴控制器（7）用于完成机器人各关节位置、速度和加速度控制；所述通信接口（8）用于实现机器人和其他设备的信息交换。

2.根据权利要求1所述的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，所述传感器接口（6）上接有语音检测模块(61)，用于获取外部外部语音的模拟数据，通过数模转换器（5）转换为数字信号，将数字信号与预设在存储器（4）中的语音特征文件进行匹配，从所述外部语音数据中匹配得到机器人语音操作信息，将所述机器人语音操作信息发送至所述示教编程器（2）中，所述示教编程器（2）根据所述机器人语音操作信息生成对应的行为控制指令，将行为控制指令传输进入中央处理器（1），由中央处理器（1）指挥轴控制器（7）控制机器人的运动。

3.根据权利要求1所述的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，所述传感器接口（6）上安装有图像捕获设备（62），用于获取外部外部图像的模拟数据，通过数模转换器（5）转换为数字信号，将数字信号与预设在存储器（4）中的图像特征文件进行匹配，实现图像识别，将识别后的图像信息发送至中央处理器（1）。

4.根据权利要求1所述的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，所述通信接口（8）上接有无线信号收发装置（81），所述无线信号收发装置（81）能够接受无线数字信号，并传送至所述中央处理器（1）中。

5.根据权利要求1所述的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，还包括由GPS定位装置（9），所述GPS定位装置（9）与所述中央处理器（1）电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种工业移动机器人的控制系统，其特征在于，所述操作面板（3）还安装有紧急停止按钮（31）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的工业移动机器人的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

I. 通过操作面板（3）或者通信接口（8）启动工业移动机器人，中央处理器（1）、示教编程器（2）完成自检后在操作面板（3）上显示待机状态；

II.通过操作面板（3）或者通信接口（8）手动控制工业移动机器人或通过操作面板（3）或者通信接口（8）调用存储器（4）中存储机器人的工作程序，机器人开始执行工作；

III.工作中，机器人通过传感器接口（6）连接的传感器，灵活应对工作中遇到的情况。

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