CN112123348A - 一种仿真机器人控制方法及系统 - Google Patents

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周兵
张鹏
姜宇潇
刘佳
秦健
戴政
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    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
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Abstract

本发明提供了一种仿真机器人控制方法及系统，仿真机器人控制方法包括步骤：PLC接收编写的控制程序，对控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；舵机控制板根据控制指令控制多个舵机完成指定动作。本申请能够对仿真机器人的运动及动作幅度进行精密的控制，使得仿真机器人的动作更加逼真。

Description

一种仿真机器人控制方法及系统
技术领域
本发明属于仿真机器人技术领域，具体而言，涉及一种展示类互动仿真机器人控制方法及系统。
背景技术
机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高新技术，它综合了机械，微电子与计算机，自动控制，传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，是机电一体化技术的典型载体，是目前最活跃的研究领域之一。目前仿真机器人存在动作失真、不到位以及不协调的问题。
发明内容
为了解决目前仿真机器人存在动作失真、不到位以及不协调的问题，本申请实施例提供了一种仿真机器人控制方法及系统。
第一方面，本申请实施例提供了一种仿真机器人控制方法，包括步骤：
PLC接收编写的控制程序，对所述控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；
所述舵机控制板根据所述控制指令控制多个舵机完成指定动作。
其中，所述舵机包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器；
所述舵机内部包括基准电路，产生周期为T、宽度为W的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出；经过电路板IC方向判断，驱动马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。
其中，所述PLC为三菱FX5U PLC。
其中，所述舵机控制板为32路舵机控制板。
第二方面，本申请提供了一种仿真机器人控制系统，包括：PLC、舵机控制板和舵机；
所述PLC用于接收编写的控制程序，对所述控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；
所述舵机控制板用于根据所述控制指令控制多个舵机完成指定动作。
其中，所述舵机包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器；
所述舵机内部包括基准电路，产生周期为T、宽度为W的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出；经过电路板IC方向判断，驱动马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。
其中，所述PLC为三菱FX5U PLC。
其中，所述舵机控制板为32路舵机控制板。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种仿真机器人，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
本申请实施例仿真机器人控制方法及系统具有如下有益效果：
本申请仿真机器人控制方法包括步骤：PLC接收编写的控制程序，对控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；舵机控制板根据控制指令控制多个舵机完成指定动作。本申请能够对仿真机器人的运动及动作幅度进行精密的控制，使得仿真机器人的动作更加逼真。
附图说明
图1为本申请实施例仿真机器人控制方法流程示意图；
图2为本申请实施例仿真机器人控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。
在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
机器人技术是近几十年来迅速发展起来的一门高新技术，它综合了机械，微电子与计算机，自动控制，传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，是机电一体化技术的典型载体，是目前最活跃的研究领域之一。
互动仿真机器人动作控制部分可分为气动控制系统和电动控制系统两种。电动控制系统使用电机带动机器人的四肢、脸部机构动作。气动控制多为用电磁阀控制气缸等。本发明具有自由度多、摆动灵活、表情丰富，所需机械结构比较简单、控制及维护成本低、可远程手动遥控，能让仿真机器人动作时比较逼真的效果。以往电动控制系统的结构过于繁琐，成本比较高。同时机器人内部空间较小，多自由度结构难以实现。
本发明是提出一种系统组成简单、控制容易、灵活性强的舵机控制系统。从而解决仿真设计的过程中出现的动作失真、不到位以及不协调的问题，旨在为仿真机器人不论是科教、服务还是娱乐方面提供参考。本专利公开了一种舵机控制板应用于仿真机器人的控制系统，属于机器人技术领域。随着智能服务领域的发展，控制系统也要随之改进，使得仿真效果更加适应市场需求。该套控制系统阐述了一种对运动及动作幅度进行精密的控制方式，不仅适用于仿真机器人的运动及表现，还可广泛运用于生产、生活及展示活动等各种运用场合。
如图1所示，本申请一种仿真机器人控制方法，其特征在于，包括步骤：S101，PLC接收编写的控制程序，对控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；S103，舵机控制板根据控制指令控制多个舵机完成指定动作。
在一些实施例中，舵机包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器；舵机内部包括基准电路，产生周期为T、宽度为W的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出；经过电路板IC方向判断，驱动马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。
舵机转动的角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的。
电流和信号解算由舵机控制板完成，机器人运动解算产生的舵机角度信号由单片机计算并输出至驱动板，驱动板将信号进行解算和功率放大，输出并驱动一个或者多个舵机最终实现机器人的各种动作。
其中，PLC为三菱FX5U PLC。其中，舵机控制板为32路舵机控制板。
本发明具有以下效果：1、本发明具有组成简单、控制容易、灵活性强的特点；2、能解决仿真设计中出现的动作失真、不到位及不协调的问题；3、系统中舵机使用广泛，位置精度较高，成本较低；4、该系统适用广泛，可广泛运用于生产、生活及展示活动等场合。
如图2所示，仿真机器人控制系统的硬件部分包括三菱FX5U,直流DC24V电源模块,直流DC5V电源模块,32路舵机控制板，舵机。软件部分包括GX works3三菱PLC编程软件，ROBOIDE舵机控制软件。
结合软硬件整套系统工作的流程如下。接入220v电源，直流DC24V电源模块给PLC供电，直流DC5V电源模块给舵机控制板和舵机供电，在接入电源后，舵机会自动复位到初始位置。PLC与舵机控制板实现232协议通信，在PLC中编程使得控制程序编写集成化，PLC信号处理更全面。
如图2所示，本申请一种仿真机器人控制系统，包括：PLC、舵机控制板和舵机；PLC用于接收编写的控制程序，对控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；舵机控制板用于根据控制指令控制多个舵机完成指定动作。
其中，舵机包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器；舵机内部包括基准电路，产生周期为T、宽度为W的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出；经过电路板IC方向判断，驱动马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。
其中，PLC为三菱FX5U PLC。舵机控制板为32路舵机控制板。
本申请中，仿真机器人控制系统实施例与仿真机器人控制方法实施例基本相似，相关之处请参考仿真机器人控制方法实施例的介绍。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、IC(Integrated Circuit，集成电路)等。
本发明实施例的各处理单元和/或模块，可通过实现本发明实施例所述的功能的模拟电路而实现，也可以通过执行本发明实施例所述的功能的软件而实现。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述仿真机器人控制方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
本申请仿真机器人包括处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404。处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线405或者其他方式连接。存储器402上存储有计算机程序，该计算机程序可在处理器401上运行，而且处理器401执行程序时实现上述仿真机器人控制方法步骤。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿真机器人控制方法，其特征在于，包括步骤：
PLC接收编写的控制程序，对所述控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；
所述舵机控制板根据所述控制指令控制多个舵机完成指定动作。
2.根据权利要求1所述仿真机器人控制方法，其特征在于，所述舵机包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器；
所述舵机内部包括基准电路，产生周期为T、宽度为W的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出；经过电路板IC方向判断，驱动马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。
3.根据权利要求1或2所述仿真机器人控制方法，其特征在于，所述PLC为三菱FX5UPLC。
4.根据权利要求1或2所述仿真机器人控制方法，其特征在于，所述舵机控制板为32路舵机控制板。
5.一种仿真机器人控制系统，其特征在于，包括：PLC、舵机控制板和舵机；
所述PLC用于接收编写的控制程序，对所述控制程序进行处理，采用RS232通信协议，将处理后得到的控制指令发送给舵机控制板；
所述舵机控制板用于根据所述控制指令控制多个舵机完成指定动作。
6.根据权利要求5所述仿真机器人控制系统，其特征在于，所述舵机包括外壳、电路板、马达、齿轮与位置检测器；
所述舵机内部包括基准电路，产生周期为T、宽度为W的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出；经过电路板IC方向判断，驱动马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到位。
7.根据权利要求5或6所述仿真机器人控制系统，其特征在于，所述PLC为三菱FX5UPLC。
8.根据权利要求5或6所述仿真机器人控制系统，其特征在于，所述舵机控制板为32路舵机控制板。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。
10.一种仿真机器人，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现所述权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。
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