CN110757464A - 工业机器人示教器及作业系统、控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业机器人示教器，包括显示组件、可编程组件和网络组件，显示组件用于接收用户界面数据并显示用户界面；可编程组件与所述显示组件电连接，用于将包括所述用户界面数据的人机接口数据打包成通信数据，或者将通信数据解包成包括所述用户界面数据的人机接口数据；网络组件与所述可编程组件电连接，并用于与工业机器人控制器通信连接以传输所述通信数据。本发明通过将数据打包传输，到达数据目标位置再解包的方法，实现了无需MCU的工业机器人示教器，而且所述工业机器人示教器和控制器通过基于总线的数据传输方法，实现了远距离、抗干扰的工业机器人控制系统。

Description

工业机器人示教器及作业系统、控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种工业机器人示教器及作业系统、控制系统及控制方法。

背景技术

工业机器人，已经逐渐成为工业的核心生产力，随着工业机器人应用领域的不断开发，对机器人的可操作性要求越来越高，工业机器人示教器是大部分工业场合下无法去除的、属于工业机器人控制系统的一个重要组成部分。

工业机器人示教器通常采用以下两种设计方案：第一种，工业机器人示教器都会有一颗独立的MCU，并带有操作系统，在此系统上进行机器人UI界面的开发。第二种，手持工业机器人示教器的液晶屏就相当于一个VGA显示，所有的UI程序和机器人控制程序都在机器人控制器上，这种方案的优点是机器人控制系统软件和UI的开发可以在一个IDE环境下完成。

但是，第一种方案的工业机器人控制系统的UI操作界面开发同机器人控制系统的开发需要同步进行，而且分立于两个处理器上(机器人控制部分放在控制器中，UI界面放在手持工业机器人示教器上)，此种结构形势下工业机器人示教器和机器人控制器之间一般采用网线通讯。而第二种方案的VGA线缆的传输距离有限，由于某些特殊情况下，要求机器人线缆需要比较长，则会带来严重干扰问题，甚至无法工作。为了解决上述问题，亟需提供一种无需MCU、信号传输距离长的工业机器人示教器及作业系统、控制系统及控制方法。

发明内容

基于此，有必要针对现有工业机器人示教器和控制器不能同步开发，信号传输距离短、干扰严重的技术问题，提供一种无需MCU、信号传输距离长的工业机器人示教器及作业系统、控制系统及控制方法。

一种工业机器人示教器，包括：

显示组件，用于接收用户界面数据并显示用户界面；

可编程组件，与所述显示组件电连接，用于将包括所述用户界面数据的人机接口数据打包成通信数据，或者将通信数据解包成包括所述用户界面数据的人机接口数据；

网络组件，与所述可编程组件电连接，并用于与工业机器人控制器通信连接以传输所述通信数据。

在其中一个实施例中，所述显示组件与可编程组件之间通过低压差分信号接口传输所述用户界面数据。

在其中一个实施例中，所述显示组件包括相互连接的显示面板和显示芯片，所述显示芯片与所述可编程组件电连接。

在其中一个实施例中，所述工业机器人示教器还包括与所述可编程组件连接的输入输出操作组件，所述人机接口数据还包括由所述输入输出操作组件生成的输入输出操作信号。

在其中一个实施例中，输入输出操作信号包括工业机器人操作控制信号和急停信号。

在其中一个实施例中，所述工业机器人示教器还包括与所述可编程组件连接的键盘组件，所述人机接口数据还包括由所述键盘组件生成的键鼠信号。

在其中一个实施例中，所述可编程组件为FPGA芯片。

本发明的技术方案还提供了一种工业机器人控制系统，包括：

工业机器人示教器，采用前述的工业机器人示教器；

控制器，包括：

网络组件，与所述工业机器人示教器的网络组件通信连接；

处理器，用于工业机器人的控制算法解算与界面程序处理；

可编程组件，用于将所述处理器生成的数据打包成通信数据，或者将通信数据解包给所述处理器进行处理。

在其中一个实施例中，所述工业机器人示教器和控制器之间通过千兆以太网连接。

本发明的技术方案还提供了一种工业机器人控制方法，基于前述的工业机器人控制系统，包括：

当系统上电时，工业机器人示教器的可编程组件和控制器的可编程组件建立通信连接，进行状态交互；

当传输数据时，对通信数据进行校验；

当丢包时，进行通信数据的重发。

本发明的技术方案还提供了一种工业机器人作业系统，包括：

工业机器人；

工业机器人控制系统，采用前述的工业机器人控制系统，用于控制所述工业机器人。

上述工业机器人示教器，包括显示组件、可编程组件和网络组件，显示组件用于接收用户界面数据并显示用户界面；可编程组件与所述显示组件电连接，用于将包括所述用户界面数据的人机接口数据打包成通信数据，或者将通信数据解包成包括所述用户界面数据的人机接口数据；网络组件与所述可编程组件电连接，并用于与工业机器人控制器通信连接以传输所述通信数据。本发明通过将数据打包传输，到达数据目标位置再解包的方法，实现了无需MCU的工业机器人示教器，而且所述工业机器人示教器和控制器通过基于总线的数据传输方法，实现了远距离、抗干扰的工业机器人控制系统。

附图说明

图1为一实施例中的工业机器人示教器的结构示意图；

图2为一示例中的工业机器人示教器的结构示意图；

图3为一实施例中的包含输入输出操作组件的工业机器人示教器的结构示意图；

图4为一实施例中的包含键盘组件的工业机器人示教器的结构示意图；

图5为一实施例中的工业机器人控制系统的结构示意图；

图6为一实施例中的工业机器人控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1为一实施例中的工业机器人示教器的结构示意图，如图1所示，所述一种工业机器人示教器包括显示组件100、可编程组件200和网络组件300。

所述显示组件100用于接收用户界面数据并显示用户界面，操作人员可以通过所述显示组件100显示的用户界面获取机器人控制器端的运行信息，从而根据所述信息进行相应的命令输入。

可编程组件200，与所述显示组件100电连接，用于将包括所述用户界面数据的人机接口数据打包成通信数据，或者将通信数据解包成包括所述用户界面数据的人机接口数据。所述工业机器人示教器的键鼠信号、输入输出操作信号等均通过所述可编程组件200进行打包，并发送给网络组件300进行传输。

网络组件300，与所述可编程组件200电连接，并用于与工业机器人控制器通信连接以传输所述通信数据。

在一实施例中，所述显示组件100与可编程组件200之间通过低压差分信号接口传输所述用户界面数据，低压差分信号具有低噪声和低功耗的特点，因此本实施例中的工业机器人示教器通过所述低压差分信号进行数据传输，可以减少信号传输中的噪声，实现用户界面数据的准确传输。进一步地，当所述工业机器人示教器通过低压差分信号进行信号传输时，由于在总线上只能传输VGA(Video Graphics Array，视频图形阵列)信号而非所述低压差分信号，需要所述可编程组件200对VGA信号进行相应的解包，从而准确实现在所述显示组件100上的用户界面显示。

在一实施例中，如图2所示，所述显示组件100包括相互连接的显示面板111和显示芯片112，所述显示芯片112与所述可编程组件200电连接，所述可编程组件200对低压差分信号进行解包后，将所述解包后的数据发送给所述显示芯片112，所述显示芯片112再控制所述显示面板111进行相应的显示。

在一实施例中，如图3所示，所述工业机器人示教器还包括与所述可编程组件200连接的输入输出操作组件120，所述人机接口数据还包括由所述输入输出操作组件120生成的输入输出操作信号。进一步地，所述输入输出操作信号包括工业机器人操作控制信号和急停信号，还可以包括启动信号和模式切换信号等。所述急停信号中的一路信号用于触发软件信号，告知机器人控制系统软件急停按钮被按下，该路输入输出操作信号也会跟其他的低压差分信号、键鼠信号、输入输出操作信号一同通过总线在机器人手持操作示教器和机器人控制器硬件之间传输。

在一实施例中，如图4所示，所述工业机器人示教器还包括与所述可编程组件200连接的键盘组件130，所述人机接口数据还包括由所述键盘组件130生成的键鼠信号，通过所述键盘组件130和生成的键鼠信号，操作人员可以输入控制命令，实现对工业机器人的相应控制。

在一实施例中，所述可编程组件200为FPGA芯片，FPGA芯片包括数字管理模块、输出单元以及输入单元等多个功能部件，而且可被无限次地重新编程，进一步地，FPGA还能实现便捷的功能扩展，因此FPGA芯片具有很高的灵活性和数据分析速度，因此本实施例的工业机器人示教器具有更优的运行性能和灵活性。

本发明的技术方案还提供了一种工业机器人控制系统，如图5所示，所示工业机器人控制系统包括：

工业机器人示教器，采用前述的工业机器人示教器；

控制器，包括：

网络组件430，与所述工业机器人示教器的网络组件300通信连接；

处理器410，用于工业机器人的控制算法解算与界面程序处理；

可编程组件420，用于将所述处理器生成的数据打包成通信数据，或者将通信数据解包给所述处理器进行处理。

在本实施例中，所述控制器通过所述可编程组件420将低压差分信号、键鼠信号和输入输出操作信号进行打包，转换设定格式的总线数据信息，并通过所述网络组件430传输至所述工业机器人示教器端的网络组件300处。而且所述控制器端可以运行3D编程环境，实现三维环境下的机器人示教操作，由于机器人控制器的CPU具有较高运行性能，因此通过所述总线通信的数据传输，可以实现长达100米的数据传输距离，从而在距离较远的手持示教器端也获取机器人控制器端的3D编程软件的实时运行情况。

可选地，机器人控制系统中的操作系统可以采用Windows，WinCE，Linux等，当手持示教器上的低压差分信号显示信号或者键鼠信号到达操作系统一端时，对于操作系统而言，可以直接调用处理接口进行相应的处理操作。

在一实施例中，所述工业机器人示教器和控制器之间通过千兆以太网连接。千兆以太网相对传统的网络解决方案，不仅具有连接可靠、经济的特点，而且传输速度快，使所述工业机器人示教器和控制器之间可以实现大数据量的高速传输，从而可以在工业机器人示教器端获取控制器中实时变化的数据。

本发明的技术方案还提供了一种工业机器人控制方法，基于前述的工业机器人控制系统，图6为该实施例中的工业机器人控制方法的流程图，如图6所示，所示机器人控制方法包括以下步骤：

S100：当系统上电时，工业机器人示教器的可编程组件200和控制器的可编程组件420建立通信连接，进行状态交互；

S200：当传输数据时，对通信数据进行校验；

S300：当丢包时，进行通信数据的重发。

本实施例通过所述状态交互和通信数据校验，实现了数据的发送方和接收方的确认，从而避免了由于目标错误导致的数据传输失败，而且通过丢包检测算法，建立根据通讯质量检测结果的主动纠错重发机制，进一步提高了所述机器人控制方法的控制准确性。

本发明的技术方案还提供了一种工业机器人作业系统，包括：

工业机器人；

工业机器人控制系统，采用前述的工业机器人控制系统，用于控制所述工业机器人。

本实施例中的工业机器人作业系统，基于前述工业机器人示教器和控制器，并通过将数据打包后再总线传输的方法，实现了数据的抗干扰、远距离传输。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种工业机器人示教器，其特征在于，包括：

显示组件，用于接收用户界面数据并显示用户界面；

可编程组件，与所述显示组件电连接，用于将包括所述用户界面数据的人机接口数据打包成通信数据，或者将通信数据解包成包括所述用户界面数据的人机接口数据；

网络组件，与所述可编程组件电连接，并用于与工业机器人控制器通信连接以传输所述通信数据。

2.根据权利要求1所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述显示组件与可编程组件之间通过低压差分信号接口传输所述用户界面数据。

3.根据权利要求1所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述显示组件包括相互连接的显示面板和显示芯片，所述显示芯片与所述可编程组件电连接。

4.根据权利要求1所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述工业机器人示教器还包括与所述可编程组件连接的输入输出操作组件，所述人机接口数据还包括由所述输入输出操作组件生成的输入输出操作信号。

5.根据权利要求4所述的工业机器人示教器，其特征在于，输入输出操作信号包括工业机器人操作控制信号和急停信号。

6.根据权利要求1所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述工业机器人示教器还包括与所述可编程组件连接的键盘组件，所述人机接口数据还包括由所述键盘组件生成的键鼠信号。

7.根据权利要求1所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述可编程组件为FPGA芯片。

8.一种工业机器人控制系统，包括：

工业机器人示教器，采用权利要求1-7任一项所述的工业机器人示教器；

控制器，包括：

网络组件，与所述工业机器人示教器的网络组件通信连接；

处理器，用于工业机器人的控制算法解算与界面程序处理；

可编程组件，用于将所述处理器生成的数据打包成通信数据，或者将通信数据解包给所述处理器进行处理。

9.根据权利要求8所述的工业机器人控制系统，其特征在于，所述工业机器人示教器和控制器之间通过千兆以太网连接。

10.一种工业机器人控制方法，基于权利要求9～10任一项所述的工业机器人控制系统，包括：

当系统上电时，工业机器人示教器的可编程组件和控制器的可编程组件建立通信连接，进行状态交互；

当传输数据时，对通信数据进行校验；

当丢包时，进行通信数据的重发。

11.一种工业机器人作业系统，其特征在于，包括：

工业机器人；

工业机器人控制系统，采用权利要求9～10任一项所述的工业机器人控制系统，用于控制所述工业机器人。

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