CN111390906A - 一种机器人系统、机器人及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请适用于机器人技术领域，提供了一种机器人系统、机器人及存储介质，包括：所述机器人系统包括本体程序模块、硬件IO模块和用户程序模块，所述本体程序模块，用于向所述用户程序模块发送机器人状态变量信息；所述用户程序模块，用于检测用户开发请求并接收用户输入的配置信息，以对接收的所述机器人状态变量信息进行重新配置；所述硬件IO模块，用于根据配置完成的机器人状态变量信息对机器人进行控制。本申请可以使得机器人实际使用用户根据具体的生产工艺流程对机器人底层程序进行再次开发，调整机器人的运行，以更好地发挥机器人的功能。

Description

一种机器人系统、机器人及存储介质

技术领域

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人系统、机器人及存储介质。

背景技术

近年来，对机器人的应用市场越来越大，对于机器人的研究也愈加深入，当前机器人的软件侧重于本体的软件控制，在机器人出厂之前根据用户的需求进行集成程序开发，并在机器人示教器上添加相应的指令模块，与机器人硬件进行唯一配合设置。

然而，因现有的机器人的软件程序在制造完成后，底层程序为厂家进行封装，机器人使用者无法自由的基于底层程序进行再次开发，从而改变机器人的运动控制轨迹、状态，以使机器人的操作适应当前生产工艺流程。故有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种机器人系统、机器人及存储介质，可以解决现有机器人的实际使用者无法基于机器人底层程序进行机器人控制程序再次开发的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种机器人系统，所述机器人系统包括本体程序模块、硬件IO模块和用于进行开发的用户程序模块，

所述本体程序模块，用于向所述用户程序模块发送机器人状态变量信息；

所述用户程序模块，用于检测用户开发请求并接收用户输入的配置信息，以对接收的所述机器人状态变量信息进行重新配置；

所述硬件IO模块，用于根据配置完成的机器人状态变量信息对机器人进行控制。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人，包括所述机器人系统。

第三方面，本申请实施例提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

可以理解的是，上述第二方面至第六方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请将机器人底层程序分为机器人本体程序模块与外部用户程序模块两部分，本体程序模块与外部用户程序模块之间的数据交互接口通过程序之间的调用实现。其中，外部用户程序模块包括了运动控制程序与逻辑控制程序供用户开发，程序变量再链接到硬件接口上，以实现了从软件开发到硬件应用的过程，用户提供了一个良好的集成开发环境，充分根据实际生产工艺开发机器人的功能，以使机器人能运用在不同项目中，适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的机器人系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的机器人的结构示意图；

图3是本申请另一实施例提供的机器人系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了便于理解本申请，此处先对本申请实施例进行简要说明，出于机器人运行稳定性、安全性的考虑，现有机器人软件的侧重于机器人本体的软件控制开发，并根据实际使用用户的需求预先设置好运行指令模块，进行软件封装，而忽略了机器人底层程序的再次开发，导致实际使用用户在需要根据生产工艺流程调整机器人的运行时，则无法自行对机器人的软件程序进行修改，而是需要返回机器人厂家进行重新设置，极大地延长了生产项目周期，机器人的功能也无法得到充分发挥。因此，为了便于机器人的实际使用用户可以基于机器人控制系统进行再次开发，本申请实施例中在机器人底层的本体控制程序中建立用户程序模块，以供用户进行再次开发。

为此，本申请实施例提供一种机器人系统，便于机器人的实际使用用户基于实际的项目生产工艺流程，对机器人的功能进行深入挖掘。

图1示出了本申请实施例提供的机器人系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

参照图1，该机器人系统包括：机器人本体程序模块100、用户程序模块200和硬件IO模块300。

该实施例中，机器人预先设定的指令模块已经在出厂时已经完成设置，并被进行封装，如非是特定人员，无法从外界进行内部机器人控制代码的修改。故本申请实施例提供的用户程序模块，用于接收用户的机器人开发请求，且当用户程序模块接收到开发请求时，在预设的软件开发环境中调用相应的软件开发模块。比如，用户欲对机器人的运动控制进行改动时，如改变伺服马达控制的外部附加轴的运动时，在预设的软件开发环境中调用相应的运动控制模块。比如在倍福TwinCAT NC PTP软件中，对用户程序模块中的PLC程序进行编程，检测到用户对PLC程序的操作开发请求。

其中，所述本体程序模块100，用于向所述用户程序模块200发送机器人状态变量信息。

在该实施例中，机器人系统中的所述本体程序模块100除却基于该模块中的控制程序对机器人臂进行控制之外，利用预先设置的状态变量数据交换接口，对外与用户程序模块200进行数据交换，即生成对外且周期性刷新的状态变量列表，包括了本体程序模块100中管理的机器人逻辑控制状态变量和运动控制变量，比如，伺服马达的启动、停止或暂停的运动状态变量信息，或机器人上各个指示灯之间或传感器之间的互斥关系、同步关系。

所述用户程序模块200，用于检测用户开发请求并接收用户输入的配置信息，以对接收的所述机器人状态变量信息进行重新配置。

在该实施例中，用户要实现利用机器人运行过程中的状态来进行再次开发时，即进行通过用户程序模块100来进行机器人的逻辑控制和运动控制，需要通过机器人本体程序模块200监测获取的机器人状态变量链接到用户程序模块中相对应状态变量，并获取机器人逻辑控制信息和运动控制信息。比如，所述用户程序模块200获取到本体程序模块100中监测获取控制机器人液压阀门运动的伺服马达停止，则根据该运动控制的状态变量，修改该伺服马达与其他伺服马达的逻辑互斥关系或同步关系，以适应当前的生产工艺流程。若用户通过终端设备输入的配置信息是伺服马达的停止信息，则根据输入的配置信息修改伺服马达的状态变量信息，从而控制伺服马达的运行。

所述硬件IO模块300，用于根据配置完成的机器人状态变量信息对机器人进行控制。

其中，所述硬件IO模块与所述用户程序模块200通过状态变量连接，以将所述用户程序模块200中的运动控制信息和逻辑控制信息连接到输出端的硬件IO口，对机器人的运动进行具体控制。

可选的，所述本体程序模块100还用于实时获取机器人的状态变量信息，并对生成的状态变量列表进行实时更新；所述用户程序模块从所述状态变量列表获取所述机器人状态变量信息。

其中，所述状态变量列表为机器人运动控制状态变量和逻辑控制状态变量组成的列表，如运动状态变量可以为伺服马达或编码器马达的启动、停止、暂停及马达控制的外部附加轴的关节轴值、机械手的末端位置等等，逻辑控制状态变量可以为机器人液压控制的各个阀门之间的互斥关系或指示灯的互斥关系、或各个传感器之间的互斥关系或同步关系等。

可选的，参见图3，所述用户程序模块200还包括用户运动控制程序模块和用户逻辑控制程序模块。所述本体程序模块100包括机器人运动控制程序模块和机器人逻辑控制程序模块，且所述机器人逻辑控制程序模块与所述用户运动控制程序模块通过状态变量链接进行机器人逻辑状态变量信息数据的交换。所述机器人运动控制程序模块与所述用户逻辑控制程序模块通过状态变量链接进行机器人运动控制状态变量信息数据的交换。

其中，所述用户运动控制程序模块中的用户运动控制程序在预设软件开发工具的PLC模块中建立开发，如倍福控制系统中的倍福PLC模块，在该模块下用户可以根据外部附加轴控制需要，调用相应的运动控制功能模块。所述用户逻辑控制程序模块在预设软件开发工具的高级程序语言模块下建立开发，如倍福控制系统C++的模块，以保持与本体程序模块中计算机程序的编程语言之间的兼容性。

所述机器人逻辑控制程序模块用于向所述用户程序模块发送第一类状态变量信息；所述机器人运动控制程序模块用于向所述用户程序模块提供第二类状态变量信息。具体的，所述机器人逻辑控制程序模块将获取的机器人逻辑控制状态变量信息更新至所述状态变量列表中，由所述用户程序模块从所述状态变量列表中获取所述第一类状态变量信息。所述机器人运动控制程序模块将获取的机器人运动控制状态变量信息更新至所述状态变量列表中，由所述用户程序模块从所述状态变量列表中获取所述第二类状态变量信息。

其中，所述第一类状态变量信息和第二类状态变量信息由所述本体程序模块实时获取，并更新至所述状态变量列表中。所述第一类状态变量信息可以为机器人本体程序模块中的逻辑控制程序部分提供的机器人逻辑状态变量，通过状态变量链接方式传递给用户程序模块中的用户运动控制程序部分，即由所述状态变量列表获取所述第一类状态变量信息，以便于用户在进行再次开发时，可以清楚获知如何编译用户运动控制程序的软件代码。所述第二类状态变量信息可以为机器人本体程序模块中的运动控制程序部分提供机器人运动控制状态变量，通过状态变量链接方式传递给用户程序模块中的用户逻辑控制程序部分，即由所述状态变量列表获取所述第二类状态变量信息，以便于用户在进行再次开发时，可以清楚获知如何编译用户逻辑控制程序的软件代码。

所述用户运动控制程序模块，用于检测运动控制开发请求，从所述机器人逻辑控制程序模块获取N个所述第一类状态变量信息，并根据用户输入的M个第一配置信息和N个所述第一类状态变量信息完成对机器人运动状态变量的重新配置，N≥0，N≥M≥0，N、M为整数。

其中，所述第一配置信息为所述机器人的硬件的运动控制信息。如伺服马达启动、停止、暂停等信息。

例如，用户欲改变机器人的伺服马达的运行时，通过预设软件开发工具向所述用户运动控制程序模块发送开发请求，以便于进一步的对机器人伺服马达的运动控制数据进行修改，即从机器人的所述机器人逻辑控制程序模块中获取到N个所述伺服驱动器中记载的伺服马达的逻辑控制状态变量信息，从而获知可修改的数据，比如伺服马达的启动、停止、暂停，并根据所述可修改的数据信息输入M个第一配置信息，完成伺服马达的运动状态变量的重新配置。

所述用户逻辑控制程序模块，用于检测逻辑控制开发请求，从所述机器人运动控制程序模块获取得到J个所述第二类状态变量信息，并根据用户输入的K个第二配置信息和J个所述第二类状态变量信息，完成对机器人逻辑状态变量的重新配置，J≥0，J≥K≥0，J、K为整数。

其中，所述第二配置信息为所述机器人中硬件指示灯或硬件检测单元间的互斥关系或同步关系信息。

例如，因机器人会存在多个传感器、按钮、指示灯、阀门，机器人的本体程序模块会实时获取这些实际硬件所对应的机器人部位的运动状态信息。故当用户根据实际的生产工艺流程改变机器人的运动控制时，所述用户逻辑控制程序模块检测到用户的逻辑控制开发请求后，从所述机器人运动控制程序模块中获取机器人的J个运动控制状态变量信息，如第一伺服马达的暂停状态、第二伺服马达的启动状态，从而根据该运动控制状态变量信息和用户输入的第二配置信息，完成对机器逻辑状态变量的重新配置，比如用户输入配置所述第一伺服马达和第二伺服马达对应的指示灯、阀门为互斥关系，则其中一个伺服马达运动时，其对应的阀门打开、指示灯处于指示状态，而另一伺服马达的阀门则处于关闭状态，指示灯不亮。

在一实施例中，所述本体程序模块100、所述用户程序模块200和硬件IO模块300两两之间通过状态变量连接接进行数据交互。

例如，通过用户程序模块中的逻辑程序进行控制时，可链接到本体控制程序中的状态变量，以实时获取机器人的状态变量信息，也可以链接到硬件IO模块上，对外输出控制信号，进行机器人逻辑控制。

再如，在用户运动程序模块进行运动控制时通过预设软件开发工具的PLC轴变量可链接到本体程序模块中的状态变量，也可以链接到硬件IO模块上，控制伺服驱动器驱动伺服马达或编码器马达。同时，也可以在硬件IO模块上进行链接用户程序模块的状态变量以及机器人本体程序模块的状态变量，通过这些状态变量之间的链接，用户可以在机器人本体程序和用户程序之间进行变量交互，最终映射到硬件IO模块变量上，实现对机器人逻辑控制、运动控制。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

在一实施例中，本申请实施例还提供了一种机器人，包括上述所述的机器人系统。

参见图2，图2为本申请一实施例提供的机器人的结构示意图。本申请一实施例还提供了一种机器人3，包括存储器31、处理器30以及存储在所述存储器31中并可在所述处理器上运行所述的本体程序模块中的计算机程序32和用户程序模块中的计算机程序33。

如图2所示，该实施例的机器人3包括：至少一个处理器30(图2中仅示出一个处理器)、存储器31以及存储在所述存储器31中并可在所述至少一个处理器30上运行的计算机程序32，所述处理器30执行所述本体程序模块的计算机程序32和用户程序模块中的计算机程序33。

该机器人可包括，但不仅限于处理器30、存储器31。本领域技术人员可以理解，图2仅仅是机器人3的举例，并不构成对机器人3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备、机械臂等。

所称处理器30可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器30还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器31在一些实施例中可以是所述机器人3的内部存储单元，例如机器人3的硬盘或内存。所述存储器31在另一些实施例中也可以是所述机器人3的外部存储设备，例如所述机器人3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器31还可以既包括所述机器人3的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器31用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器31还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在另一实施例中，在执行所述机器人的任一控制任务时，所述本体程序模块中的计算机程序和所述用户程序模块中的计算机程序的任务周期相同。

例如，所述机器人在执行抓取的动作时，所述本体程序模块和所述用户程序模块中的计算机程序均运行在倍福控制系统环境下，以保证机器人本体程序模块在该任务周期内实时获取机器人的运动控制状态变量和逻辑控制状态变量，并在该任务周期内实时为所述用户程序模块读取，以使得用户在所述用户程序模块中进行机器人运动控制的状态变量配置和逻辑控制的状态变量可以准确地匹配机器人的实际运动控制，从而使得机器人更适应实际的生产工艺流程。

在另一实施例中，所述本体程序模块中的计算机程序和所述用户程序模块中的计算机程序运行的软件环境一致。

在另一实施例中，所述本体程序模块中的计算机程序和所述用户程序模块中的计算机程序采用同一种程序语言编译。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行上述第一方面中所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到机器人的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的机器人可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括本体程序模块、硬件IO模块和用于进行再次开发的用户程序模块，

所述本体程序模块，用于向所述用户程序模块发送机器人状态变量信息；

所述用户程序模块，用于检测用户开发请求并接收用户输入的配置信息，以对接收的所述机器人状态变量信息进行重新配置；

所述硬件IO模块，用于根据配置完成的机器人状态变量信息对机器人进行控制。

2.如权利要求1，其特征在于，所述本体程序模块还用于实时获取机器人的状态变量信息，并对生成的状态变量列表进行实时更新；所述用户程序模块从所述状态变量列表获取所述机器人状态变量信息。

3.如权利要求1，其特征在于，所述本体程序模块包括机器人运动控制程序模块和机器人逻辑控制程序模块，其中，

所述机器人逻辑控制程序模块用于向所述用户程序模块发送第一类状态变量信息；

所述机器人运动控制程序模块用于向所述用户程序模块提供第二类状态变量信息。

4.如权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，所述用户程序模块还包括用户运动控制程序模块和用户逻辑控制程序模块，其中，

所述用户运动控制程序模块，用于检测运动控制开发请求，从所述机器人逻辑控制程序模块获取N个所述第一类状态变量信息，并根据用户输入的M个第一配置信息和N个所述第一类状态变量信息完成对机器人运动状态变量的重新配置，N≥0，N≥M≥0，N、M为整数；

所述用户逻辑控制程序模块，用于检测逻辑控制开发请求，从所述机器人运动控制程序模块获取得到J个所述第二类状态变量信息，并根据用户输入的K个第二配置信息和J个所述第二类状态变量信息，完成对机器人逻辑状态变量的重新配置，J≥0，J≥K≥0，J、K为整数。

5.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的机器人系统。

6.一种机器人，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的如权利要求1至4任一项所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

7.如权利要求6所述的机器人，其特征在于，在执行所述机器人的任一控制任务时，所述本体程序模块中的计算机程序和所述用户程序模块中的计算机程序的任务周期相同。

8.如权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述本体程序模块中的计算机程序和所述用户程序模块中的计算机程序运行的软件环境一致。

9.如权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述本体程序模块中的计算机程序和所述用户程序模块中的计算机程序采用同一种程序语言编译。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有如权利要求1至4任一项所述的本体程序模块中的计算机程序和用户程序模块中的计算机程序。

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