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Abstract

本发明公开了用于机械臂LED显示演绎的控制系统，包括：主控制器、通讯模块、视频播放系统、I/O数据驱动模块、LED屏幕控制系统、机械臂控制器和电源。采用闭环控制，主控制器和视频播放系统进行实时的数据通讯保证视频信号和动作的内容一致性。采用的微控制器进行设计，节约成本，这样有效的降低了整套控制系统的成本。再有外设接口丰富，通过设计触发单元这样可以满足大多数市面上的触发设备信号，使控制系统适合各种场合的应用，使得产品的适用性更广。

Description

用于机械臂LED显示演绎的系统和控制系统
技术领域
本发明属于计算机和电子设备技术领域，具体涉及一种用于机械臂LED显示演绎的系统和控制系统。
背景技术
机械臂主要应用于工业场合，LED屏幕作为显示单元主要用于视频显示图片显示等，如何将两者结合起来成为全新的演绎设备，通过控制方法实现机械臂搭载着LED屏幕呈现出动态演示的效果，实现用户视觉、触觉的高体验沉浸感，为实现触觉可视化提供前提，是目前亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种用于机械臂LED显示演绎的控制系统，有效解决了机械臂搭载LED屏幕演绎动作和影片内容的一致性，内部程序设有保护机制，保护设备安全，通过微控制器对视频播放系统的控制，微控制器对机械臂动作的协调调用，保证机械臂动作和视频内容演绎的一致性。
针对以上技术问题，本发明实施例第一方面提供了一种用于机械臂LED显示演绎的控制系统，所述控制系统包括：主控制器、通讯模块、视频播放系统、I/O数据驱动模块、LED屏幕控制系统、机械臂控制器和电源；所述主控制器，用于创建机械臂仿真模型，接收机械臂位置信息；发送所述机械臂位置信息；发送第一控制指令；所述I/O数据驱动模块，用于接收第一控制指令和机械臂位置信息，发送所述第一控制指令请求，接收第二控制指令请求，发送所述第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息；所述机械臂控制器，用于接收第一控制指令请求和机械臂位置信息，响应所述第一控制指令请求，发送第一控制指令，发送所述机械臂位置信息，发送所述第二控制指令请求；所述通讯模块用于完成所述视频播放系统与所述主控制器之间的数据通信；
所述电源用于为所述主控制器、所述通讯模块、所述I/O数据驱动模块供电；所述电源与所述主控制器的一端、所述通讯模块的一端、所述I/O数据驱动模块的一端电连接；
所述主控制器与所述通讯模块的一端、所述视频播放系统的一端、所述I/O数据驱动模块的一端连接；所述视频播放系统的另一端与所述LED屏幕控制系统的一端连接；所述I/O数据驱动模块的另一端与所述机械臂控制器的另一端连接。
根据本发明的一个实施例，所述视频播放系统通过HDMI接口将视频信号传输给LED屏幕控制系统。
根据本发明的一个实施例，所述主控制器创建的机械臂仿真模型，包括：机械臂离线相关参数的编辑，包括：机械臂材质编辑、机械臂几何参数编辑、物理模拟参数编辑；机械臂材质参数包括：扭转刚度和弯曲刚度。
物理模拟参数编辑包括：对模拟速度、真实度和特效的要求编辑响应的物理模拟参数，包括运动阻尼系数、迭代次数、碰撞检测模式、位置、失效极限。
机械臂物理模型动态构建，包括：根据机械臂控制器第一控制指令的机械臂的上升、下降、扭转、弯曲的物理模型。
根据本发明的一个实施例，所述主控制器创建机械臂仿真模型，接收机械臂位置信息；发送所述机械臂位置信息，包括：
所述主控制器接收机械臂位置信息，将所述机械臂位置信息发送至机械臂仿真模型，所述机械臂仿真模型根据所述机械臂位置信息更新模型数据，将更新的模型数据通过所述通讯模块发送至视频播放系统。
根据本发明的一个实施例，所述视频播放系统根据接收到的更新后的模型数据实时更新视频播放文件数据，并将所述更新后的视频文件数据发送至LED屏幕控制系统。
根据本发明的一个实施例，所述I/O数据驱动模块，接收所述第一控制指令，发送所述第一控制指令请求，包括：所述I/O数据驱动模块，接收所述第一控制指令，解析所述第一控制指令，将所述第一控制指令解析为与其对应的第一控制指令请求，发送所述第一控制指令请求。
根据本发明的一个实施例，所述I/O数据驱动模块，接收机械臂位置信息，接收第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息，包括：
接收机械臂控制器发送的第二控制指令请求以及机械臂位置信息；发送所述控制指令请求至主控制器。
接收主控制器的响应第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息至主控制器。
根据本发明的一个实施例，所述机械臂控制器接收第一控制指令请求，响应所述第一控制指令请求，发送第一控制指令；包括：接收I/O数据驱动模块发送的第一控制指令请求，响应所述第一控制指令请求，解析所述第一控制指令请求为与其对应的第一控制指令，发送第一控制指令至机械臂。
根据本发明的一个实施例，所述控制系统还包括：触发模块，用于触发所述主控制器的第一控制指令，所述触发模块或为传感器触发或为按键触发指令或为有限协议触发或为无线协议触发。
本发明实施例第二方面提供了一种用于机械臂LED显示演绎的系统，所述系统包括用于机械臂LED显示演绎的控制系统、LED屏幕、机械臂；所述用于机械臂LED显示演绎的控制系统为以上所述的用于机械臂LED显示演绎的控制系统。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的用于机械臂LED显示演绎的系统方框图；
图2是本发明实施例公开的又一用于机械臂LED显示演绎的系统方框图。
附图序号说明：1-触发单元、2-主控制器、3-通讯模块、4-系统视频播放系统、5-电源、6-I/O驱动模块、7-LED屏幕控制系统、8-机械臂控制器、9-LED屏幕、10-六轴机械臂、11-总控单元、12-执行机构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
本发明实施例提供一种机械臂LED屏幕演绎的控制系统，包括：主控制器，通讯模块、视频播放系统、I/O数据驱动模块、LED屏幕控制系统、机械臂控制器和电源。这里的主控制器为嵌入式系统，嵌入式系统作为控制核心单元通过驱动通讯模块和视频播放系统进行通讯，视频播放系统是基于安卓控制系统实现的。通过TCP和串口进行数据交互实现影片的播放停止和不同影片的切换工作。视频播放系统通过高清HDMI(High DefinitionMultimedia)接口将视频信号传输给LED屏幕控制系统驱动LED屏幕进行视频内容的显示，视频播放系统在更换视频只需要通过U盘将视频拷贝到指定的文件夹内，插入视频播放系统的USB口进行视频的更换。嵌入式系统通过驱动IO驱动模块和机械臂控制器进行IO信号的交互进行动作的执行驱动和状态的监测。机械臂控制器控制六轴机械臂进行动作的执行配合视频内容进行演绎。电源系统主要为演绎总控系统提供电源。LED屏幕和六轴机械臂组成系统的执行单元实现演绎系统的动作演示和影片播放。触发单元主要为外设设备进行触发该系统的执行，触发单元可以为人体传感器，红外传感器，按键，RS232接口等。
具体地，所述控制系统包括：主控制器、通讯模块、视频播放系统、I/O数据驱动模块、LED屏幕控制系统、机械臂控制器和电源；所述主控制器，用于创建机械臂仿真模型，接收机械臂位置信息；发送所述机械臂位置信息；发送第一控制指令；所述I/O数据驱动模块，用于接收第一控制指令和机械臂位置信息，发送所述第一控制指令请求，接收第二控制指令请求，发送所述第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息；所述机械臂控制器，用于接收第一控制指令请求和机械臂位置信息，响应所述第一控制指令请求，发送第一控制指令，发送所述机械臂位置信息，发送所述第二控制指令请求；所述通讯模块用于完成所述视频播放系统与所述主控制器之间的数据通信；
所述电源用于为所述主控制器、所述通讯模块、所述I/O数据驱动模块供电；所述电源与所述主控制器的一端、所述通讯模块的一端、所述I/O数据驱动模块的一端电连接；
所述主控制器与所述通讯模块的一端、所述视频播放系统的一端、所述I/O数据驱动模块的一端连接；所述视频播放系统的另一端与所述LED屏幕控制系统的一端连接；所述I/O数据驱动模块的另一端与所述机械臂控制器的另一端连接。
根据本发明的一个实施例，所述视频播放系统通过HDMI接口将视频信号传输给LED屏幕控制系统。
根据本发明的一个实施例，所述主控制器创建的机械臂仿真模型，包括：机械臂离线相关参数的编辑，包括：机械臂材质编辑、机械臂几何参数编辑、物理模拟参数编辑；机械臂材质参数包括：扭转刚度和弯曲刚度。
物理模拟参数编辑包括：对模拟速度、真实度和特效的要求编辑响应的物理模拟参数，包括运动阻尼系数、迭代次数、碰撞检测模式、位置、失效极限。
机械臂物理模型动态构建，包括：根据机械臂控制器第一控制指令的机械臂的上升、下降、扭转、弯曲的物理模型。
根据本发明的一个实施例，所述主控制器创建机械臂仿真模型，接收机械臂位置信息；发送所述机械臂位置信息，包括：
所述主控制器接收机械臂位置信息，将所述机械臂位置信息发送至机械臂仿真模型，所述机械臂仿真模型根据所述机械臂位置信息更新模型数据，将更新的模型数据通过所述通讯模块发送至视频播放系统。
机械臂动画融合技术实现方法：主要采用unity3d物理引擎来实现动画演绎内容，unity3d物理引擎可以通过计算机将程序烧录入主控制器。物理引擎就是模拟真实世界中物体碰撞、跌落等反应的引擎，物理引擎是一个计算机程序模拟牛顿力学模型，使用质量、速度、摩擦力和空气阻力等变量。可以用来预测这种不同情况下的效果。它主要用在计算物理学和电子游戏以及电脑动画当中。首先在unity3d中创建我们需要的动画演示内容，然后使用unity3d物理引擎将动画封装到盒子内，通过对动画盒子的上下左右和旋转等相应的动作，将移动的数据参数传送给unity3d程序中创建的机械臂仿真模型，在机械臂仿真模型模块中创建控制机械臂需要的通讯参数和位置信息数据，通过TCP/IP将数据传送给机械臂控制器，在机械臂控制器中预先编写好tcpip通讯结构程序接受外部传送的位置指令。机械臂在运动过程中会将位置信息反馈给机械臂仿真模型模块。这样实现了机械臂动作随着动画内容进行移动，整体控制程序基于安卓端发布，也可以基于其他非安卓端终端发布。
根据本发明的一个实施例，所述视频播放系统根据接收到的更新后的模型数据实时更新视频播放文件数据，并将所述更新后的视频文件数据发送至LED屏幕控制系统。
根据本发明的一个实施例，所述主控制器发送第一控制指令，包括：发送与所述机械臂相关的动作变化指令，所述动作变化指令包括：上升指令、下降指令、扭转指令、弯曲指令。所有机械臂可实行的动作变化本发明均能实现，不仅仅局限于所说明的动作变化。
根据本发明的一个实施例，所述I/O数据驱动模块，接收所述第一控制指令，发送所述第一控制指令请求，包括：所述I/O数据驱动模块，接收所述第一控制指令，解析所述第一控制指令，将所述第一控制指令解析为与其对应的第一控制指令请求，发送所述第一控制指令请求。
根据本发明的一个实施例，所述I/O数据驱动模块，接收机械臂位置信息，接收第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息，包括：
接收机械臂控制器发送的第二控制指令请求以及机械臂位置信息；发送所述控制指令请求至主控制器。
接收主控制器的响应第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息至主控制器。
根据本发明的一个实施例，所述机械臂控制器接收第一控制指令请求，响应所述第一控制指令请求，发送第一控制指令；包括：接收I/O数据驱动模块发送的第一控制指令请求，响应所述第一控制指令请求，解析所述第一控制指令请求为与其对应的第一控制指令，发送第一控制指令至机械臂。
根据本发明的一个实施例，接收机械臂位置信息，发送机械臂位置信息，发送所述第二控制指令请求，包括：接收机械臂的位置信息，发送第二控制指令请求和所述机械臂位置信息至I/O数据驱动模块。
根据本发明的一个实施例，所述控制系统还包括：触发模块，用于触发所述主控制器的第一控制指令，所述触发模块或为传感器触发或为按键触发指令或为有限协议触发或为无线协议触发。
本发明实施例第二方面提供了一种用于机械臂LED显示演绎的系统，所述系统包括用于机械臂LED显示演绎的控制系统、LED屏幕、机械臂；所述用于机械臂LED显示演绎的控制系统为以上所述的用于机械臂LED显示演绎的控制系统。
本发明达到的技术效果：首先，采用闭环控制，主控制器和视频播放系统进行实时的数据通讯保证视频信号和动作的内容一致性。其次，采用的微控制器进行设计，节约成本，这样有效的降低了整套控制系统的成本。再次，外设接口丰富，通过设计触发单元这样可以满足大多数市面上的触发设备信号，使控制系统适合各种场合的应用，使得产品的适用性更广。
本发明所涉及的测算和分析软件非发明人研究开发，是本领域人员所熟悉的技术。
显然，上述具体实施案例仅仅是为了说明本方法应用所作的举例，而非对实施方式的限定，对于该领域的一般技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，用以研究其他相关问题。因此，本发明的保护范围都应以权利要求的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.用于机械臂LED显示演绎的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：主控制器、通讯模块、视频播放系统、I/O数据驱动模块、LED屏幕控制系统、机械臂控制器和电源；所述主控制器，用于创建机械臂仿真模型，接收机械臂位置信息；发送所述机械臂位置信息；发送第一控制指令；所述I/O数据驱动模块，用于接收第一控制指令和机械臂位置信息，发送所述第一控制指令请求，接收第二控制指令请求，发送所述第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息；所述机械臂控制器，用于接收第一控制指令请求和机械臂位置信息，响应所述第一控制指令请求，发送第一控制指令，发送所述机械臂位置信息，发送所述第二控制指令请求；所述通讯模块用于完成所述视频播放系统与所述主控制器之间的数据通信；
所述电源用于为所述主控制器、所述通讯模块、所述I/O数据驱动模块供电；所述电源与所述主控制器的一端、所述通讯模块的一端、所述I/O数据驱动模块的一端电连接；
所述主控制器与所述通讯模块的一端、所述视频播放系统的一端、所述I/O数据驱动模块的一端连接；所述视频播放系统的另一端与所述LED屏幕控制系统的一端连接；所述I/O数据驱动模块的另一端与所述机械臂控制器的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述视频播放系统通过HDMI接口将视频信号传输给LED屏幕控制系统。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述主控制器创建的机械臂仿真模型，包括：
机械臂离线相关参数的编辑，包括：机械臂材质编辑、机械臂几何参数编辑、物理模拟参数编辑；机械臂材质参数包括：扭转刚度和弯曲刚度；
物理模拟参数编辑包括：对模拟速度、真实度和特效的要求编辑响应的物理模拟参数，包括运动阻尼系数、迭代次数、碰撞检测模式、位置、失效极限；
机械臂物理模型动态构建，包括：根据机械臂控制器第一控制指令的机械臂的上升、下降、扭转、弯曲的物理模型。
4.根据权利要求1或3所述的控制系统，其特征在于，所述主控制器创建机械臂仿真模型，接收机械臂位置信息；发送所述机械臂位置信息，包括：
所述主控制器接收机械臂位置信息，将所述机械臂位置信息发送至机械臂仿真模型，所述机械臂仿真模型根据所述机械臂位置信息更新模型数据，将更新的模型数据通过所述通讯模块发送至视频播放系统。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述视频播放系统根据接收到的更新后的模型数据实时更新视频播放文件数据，并将所述更新后的视频文件数据发送至LED屏幕控制系统。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述I/O数据驱动模块，接收所述第一控制指令，发送所述第一控制指令请求，包括：
所述I/O数据驱动模块，接收所述第一控制指令，解析所述第一控制指令，将所述第一控制指令解析为与其对应的第一控制指令请求，发送所述第一控制指令请求。
7.根据权利要求1或6所述的控制系统，其特征在于，所述I/O数据驱动模块，接收机械臂位置信息，接收第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息，包括：
接收机械臂控制器发送的第二控制指令请求以及机械臂位置信息；发送所述控制指令请求至主控制器；
接收主控制器的响应第二控制指令请求，发送所述机械臂位置信息至主控制器。
8.根据权利要求1或6所述的控制系统，其特征在于，所述机械臂控制器接收第一控制指令请求，响应所述第一控制指令请求，发送第一控制指令；包括：
接收I/O数据驱动模块发送的第一控制指令请求，响应所述第一控制指令请求，解析所述第一控制指令请求为与其对应的第一控制指令，发送第一控制指令至机械臂。
9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：触发模块，用于触发所述主控制器的第一控制指令，所述触发模块或为传感器触发或为按键触发指令或为有限协议触发或为无线协议触发。
10.用于机械臂LED显示演绎的系统，其特征在于，所述系统包括用于机械臂LED显示演绎的控制系统、LED屏幕、机械臂；所述用于机械臂LED显示演绎的控制系统为权利要求1至权利要求8所述的用于机械臂LED显示演绎的控制系统。
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