CN111761587A - 多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法 - Google Patents

多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法 Download PDF

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CN111761587A CN202010789468.9A CN202010789468A CN111761587A CN 111761587 A CN111761587 A CN 111761587A CN 202010789468 A CN202010789468 A CN 202010789468A CN 111761587 A CN111761587 A CN 111761587A
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方健
张紫霞
蒋庆斌
周斌
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Abstract

本发明属于多移动机械臂协同控制技术领域，具体涉及一种多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法，其中多移动机械臂装置协同控制系统包括：终端、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置；所述终端适于发送任务指令至所述服务器；所述下位机适于发送相应任务主题至所述服务器；所述服务器适于根据任务主题发送任务指令至相应下位机；所述下位机适于根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作，实现了使得多移动机械臂装置协同工作时之间的工作任务更加明确、不混淆，并且结构简单、搭建方便、容易操作、工作任务指令明确。

Description

多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法
技术领域
本发明属于多移动机械臂协同控制技术领域，具体涉及一种多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法。
背景技术
随着智能化应用市场需求的急剧增长，智能化设备的研发得到了快速的发展，并得到了广泛的应用。移动机械臂做为智能化设备的一种，在各个行业都得了广泛的应用，用于协助或替代人类完成一定的工作任务，大大减轻了人类的工作量，提高了生产效率。为了进一步提升移动机械臂的工作效率，适应更加复杂工序的工作要求，多移动机械臂协同工作应运而生。多移动机械臂的协同控制操作是研究的核心问题，研究并解决多移动机械臂协同操作问题，是拓展移动机械臂在工业生产、家庭服务、空间探测、灾难救援等重要领域应用的关键，市场应用前景广阔，发展多移动机械臂协同操作技术是将人从危险、枯燥、繁琐的工作中彻底解放出来的进一步工作，具有十分重要的民生意义。多移动机械臂在协同控制工作过程中，不同组的移动机械臂执行不同的工作任务。或者，由一个移动平台和多个机械臂组成的多移动机械臂，这样的多移动机械臂在执行工作任务时，多个机械臂需要相互配合以完成工作任务。面对上述两种多移动机械臂工作情况，不同的机械臂需要接受不同的工作任务指令，如何确保不同的机械臂获取准确的工作任务指令是保证工作任务顺利完成的根本。MQTT一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。MQTT使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合，对负载内容屏蔽的消息传输，使用TCP/IP提供网络连接。
因此，基于上述问题，需要设计一种新的多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种多移动机械臂装置协同控制系统及指令通信方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多移动机械臂装置协同控制系统，包括：
终端、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置；
所述终端适于发送任务指令至所述服务器；
所述下位机适于发送相应任务主题至所述服务器；
所述服务器适于根据任务主题发送任务指令至相应下位机；
所述下位机适于根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作。
进一步，所述终端包括：终端处理器模块，以及与该终端处理器模块电性连接的人机交互模块和终端通信模块；
所述人机交互模块适于输入任务指令，并将任务指令发送至所述终端处理器模块；
所述终端处理器模块适于通过所述终端通信模块发送任务指令至所述服务器。
进一步，所述服务器包括：协议配置模块；
所述协议配置模块适于配置消息协议，以接收各下位机发送任务主题；
所述配置消息协议包括：配置主配置文件参数、权限控制文件参数、密码文件参数。
进一步，所述服务器适于采用云服务器和/或固件服务器。
进一步，所述下位机适于采用工业级PC。
进一步，所述移动机械臂装置包括：移动平台和机械臂；
所述机械臂固定安装于所述移动平台上；
所述下位机设置在所述移动平台上，并且所述下位机适于控制所述机械臂工作。
另一方面，本发明还提供一种多移动机械臂装置协同控制系统的指令通信方法，包括：
配置消息协议；
通过消息协议接收各任务主题；
接收各任务指令；
根据任务主题分配相应的任务指令；以及
根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作。
进一步，所述多移动机械臂装置协同控制系统适于采用上述的多移动机械臂装置协同控制系统。
本发明的有益效果是，本发明通过终端、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置；所述终端适于发送任务指令至所述服务器；所述下位机适于发送相应任务主题至所述服务器；所述服务器适于根据任务主题发送任务指令至相应下位机；所述下位机适于根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作，实现了使得多移动机械臂装置协同工作时之间的工作任务更加明确、不混淆，并且结构简单、搭建方便、容易操作、工作任务指令明确。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明所涉及的多移动机械臂装置协同控制系统的原理框图；
图2是本发明所涉及的终端的原理框图；
图3是本发明所涉及的多移动机械臂装置协同控制系统的指令通信方法的流程图。
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，下面将结合附图对本发明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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1是本发明所涉及的多移动机械臂装置协同控制系统的原理框图。
如图1所示，本实施例1提供了一种多移动机械臂装置协同控制系统，包括：终端(终端可以为多个)、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置；所述下位机可以对应一个或多个移动机械臂装置；所述终端适于发送任务指令至所述服务器(服务器接收所有终端发送的所有任务指令)，所述终端可以但不限于通过网络连接服务器；所述下位机适于发送相应任务主题(订阅工作任务指令主题)至所述服务器，所述下位机可以但不限于通过网络连接服务器；所述服务器适于根据任务主题发送任务指令至相应下位机；所述下位机适于根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作，实现了以订阅不同工作任务指令主题的方式响应不同的任务指令，使得多移动机械臂装置协同工作时之间的工作任务更加明确、不混淆，并且结构简单、搭建方便、容易操作、工作任务指令明确。
图2是本发明所涉及的终端的原理框图。
如图2所示，在本实施例中，所述终端(可以但不限于采用固定终端、移动终端等)包括：终端处理器模块，以及与该终端处理器模块电性连接的人机交互模块(例如，友好的人机交互操作界面)和终端通信模块(可以但不限于采用蓝牙模块、Wi-Fi模块等)；所述人机交互模块适于输入任务指令，并将任务指令发送至所述终端处理器模块；所述终端处理器模块适于通过所述终端通信模块发送任务指令至所述服务器。
在本实施例中，所述服务器适于运行于FreeBSD系统；所述服务器包括：协议配置模块；所述协议配置模块适于配置消息协议，以接收各下位机发送任务主题；所述配置消息协议包括：配置主配置文件参数、权限控制文件参数、密码文件参数，即安装MQTT服务软件，并进行相关文件的配置，包括主配置文件、权限控制文件、密码文件等，主要设置用户名、密码和读写权限等，从而完成MQTT的部署；采用MQTT协议进行数据指令通信，使用发布/订阅消息模式，以订阅不同的工作任务指令主题的方式响应不同的工作任务指令，使得多移动机械臂装置协同工作时之间的工作任务更加明确，不混淆；不同的下位机通过用户名和密码远程访问服务器，并通过订阅主题设置向服务器订阅不同的工作任务指令主题(任务主题)；同时，下位机设置了MQTT连接监测，一旦发生远程连接MQTT失败，则及时发出报警声，告知操作人员及时查找原因，排除故障。
在本实施例中，所述服务器适于采用云服务器和/或固件服务器。
在本实施例中，所述下位机适于采用工业级PC，实现高精度运算，更精确的控制相应的移动机械臂装置。
在本实施例中，所述移动机械臂装置包括：移动平台和机械臂；所述机械臂固定安装于所述移动平台上；所述下位机设置在所述移动平台上，并且所述下位机适于控制所述机械臂工作(例如通过无线或有线的方式将任务指令发送至相应的机械臂，控制机械臂工作)。
实施例2
图3是本发明所涉及的多移动机械臂装置协同控制系统的指令通信方法的流程图。
如图3所示，在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种多移动机械臂装置协同控制系统的指令通信方法，包括：配置消息协议(服务器部署MQTT协议)；通过消息协议接收各任务主题(各下位机向服务器订阅不同的工作任务指令主题)；接收各任务指令(操作者通过终端发送多个不同的任务指令至服务器)；根据任务主题分配相应的任务指令(服务器汇集所有任务指令，并根据各下位机所订阅的工作任务指令主题实时将任务指令一一对应推送至对应的下位机)；以及根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作(下位机根据任务指令驱动移动机械臂装置执行相应任务指令)。
在本实施例中，所述多移动机械臂装置协同控制系统适于采用上述的多移动机械臂装置协同控制系统。
综上所述，本发明通过终端、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置；所述终端适于发送任务指令至所述服务器；所述下位机适于发送相应任务主题至所述服务器；所述服务器适于根据任务主题发送任务指令至相应下位机；所述下位机适于根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作，实现了使得多移动机械臂装置协同工作时之间的工作任务更加明确、不混淆，并且结构简单、搭建方便、容易操作、工作任务指令明确。
本申请中选用的各个器件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元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。
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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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发明的范围。
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，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
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发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元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，也可以是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。
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。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。处理器可以是一个或多个中央处理器(central processing unit，CPU)，在处理器是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。通信接口可以为数据传输接口、通信接口或接收器等可被配置用于接收信息的电路或组件，
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种多移动机械臂装置协同控制系统，其特征在于，包括：
终端、服务器、若干下位机和若干移动机械臂装置；
所述终端适于发送任务指令至所述服务器；
所述下位机适于发送相应任务主题至所述服务器；
所述服务器适于根据任务主题发送任务指令至相应下位机；
所述下位机适于根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作。
2.如权利要求1所述的多移动机械臂装置协同控制系统，其特征在于，
所述终端包括：终端处理器模块，以及与该终端处理器模块电性连接的人机交互模块和终端通信模块；
所述人机交互模块适于输入任务指令，并将任务指令发送至所述终端处理器模块；
所述终端处理器模块适于通过所述终端通信模块发送任务指令至所述服务器。
3.如权利要求2所述的多移动机械臂装置协同控制系统，其特征在于，
所述服务器包括：协议配置模块；
所述协议配置模块适于配置消息协议，以接收各下位机发送任务主题；
所述配置消息协议包括：配置主配置文件参数、权限控制文件参数、密码文件参数。
4.如权利要求3所述的多移动机械臂装置协同控制系统，其特征在于，
所述服务器适于采用云服务器和/或固件服务器。
5.如权利要求4所述的多移动机械臂装置协同控制系统，其特征在于，
所述下位机适于采用工业级PC。
6.如权利要求5所述的多移动机械臂装置协同控制系统，其特征在于，
所述移动机械臂装置包括：移动平台和机械臂；
所述机械臂固定安装于所述移动平台上；
所述下位机设置在所述移动平台上，并且所述下位机适于控制所述机械臂工作。
7.一种多移动机械臂装置协同控制系统的指令通信方法，其特征在于，包括：
配置消息协议；
通过消息协议接收各任务主题；
接收各任务指令；
根据任务主题分配相应的任务指令；以及
根据任务指令控制相应移动机械臂装置工作。
8.如权利要求7所述的多移动机械臂装置协同控制系统的指令通信方法，其特征在于，
所述多移动机械臂装置协同控制系统适于采用如权利要求1-6任一项所述的多移动机械臂装置协同控制系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114257488A (zh) * 2021-12-17 2022-03-29 苏州融萃特种机器人有限公司 一种多向加载机器人同步及协同运动控制系统及其方法

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