CN113043300A - 一种复合机器人安全电控系统 - Google Patents

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李建明
陈廷辉
华正雨
白宏生
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Abstract

本发明涉及一种复合机器人安全电控系统，包括网管POE交换器，所述网管POE交换器的输出端通过局域网连接有第一控制器，且网管POE交换器的输出端通过局域网连接有第二控制器，所述第二控制器的的输出端通过USB接口连接有底盘相机，所述第一控制器的输出端通过局域网连接有示教器，且第一控制器的输出端通过SOE安全总线连接有系统IO板，所述系统IO板的输出端通过信号传输接口连接有信号交换板，且信号交换板的输出端通过信号传输接口连接有手臂系统。与现有技术相比，本发明的有益效果为复合机器人安全电控系统代替传统的安全继电器安全控制系统融，不但节约了车间空间与成本，还提高了复合机器人重新安全组态的效率，起到提高车间生产率的作用。

Description

一种复合机器人安全电控系统
技术领域
本发明涉及机器人自动化应用领域，具体为一种复合机器人安全电控系统。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
传统复合机器人安全电控系统采用基于安全继电器的IO控制方式，通过控制接触器、抱闸等执行器进行安全控制，不仅需要大量的安全硬接线占用了机器人内宝贵的空间，还增加了电工接线工时，进行安全功能组态变更时需要重新硬接线，无法进行高效的功能安全控制，所以本文提出一种适合复合机器人的的新型安全电控系统，通过安全总线实现PLd的复合机器人安全电控系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合机器人安全电控系统，以解决上述背景技术中提出的传统复合机器人安全电控系统采用基于安全继电器的IO控制方式，通过控制接触器、抱闸等执行器进行安全控制，不仅需要大量的安全硬接线占用了机器人内宝贵的空间，还增加了电工接线工时，进行安全功能组态变更时需要重新硬接线，无法进行高效的功能安全控制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合机器人安全电控系统，包括网管POE交换器，所述网管POE交换器的输出端通过局域网连接有第一控制器，且网管POE交换器的输出端通过局域网连接有第二控制器，所述第二控制器的的输出端通过USB接口连接第二被控单元，所述第一控制器的输出端通过局域网连接有示教器，且第一控制器的输出端通过SOE安全总线连接系统IO板，所述系统IO板的输出端通过信号传输接口连接有信号交换板，且信号交换板的输出端通过信号传输接口连接有手臂系统，所述系统IO板的输出端通过SOE安全总线连接有机器人本体，所述第一控制器的输出端通过局域网连接有第一被控单元，所述网管POE交换器的输出端通过局域网POE连接有无线AP，且网管POE交换器的输出端通过局域网连接有无线客户端，所述网管POE交换器的输出端通过局域网连接有前导航激光，且网管POE交换器的输出端通过局域网连接有后导航激光，所述第一控制器的输出端通过控制器局域网络连接有信号控制板，且信号控制板的输出端通过控制器局域网络连接有电池模板，所述电池模板的输出端通过控制器局域网络连接有电池分配板，所述第一控制器的输出端通过SOE安全总线连接有第一底盘伺服驱动板，且第一底盘伺服驱动板的输出端通过SOE安全总线连接有第二底盘伺服驱动板，所述第二底盘伺服驱动板的输出端通过SOE安全总线连接有第三底盘伺服驱动板，且第三底盘伺服驱动板的的输出端通过 SOE安全总线连接有第四底盘伺服驱动板，所述第一底盘伺服驱动板的输出端连接有第一接口，所述第二底盘伺服驱动板的输出端连接有第二接口，所述第三底盘伺服驱动板的输出端连接有第三接口，所述第四底盘伺服驱动板的输出端连接有第四接口。
优选的，所述第一控制器为复合机器人运动控制器。
优选的，所述第二控制器为复合机器人导航控制器。
优选的，所述网管POE交换器通过第二控制器与第二被控单元串联连接。
优选的，所述手臂系统通过信号交换板和系统IO板与第一控制器串联连接。
优选的，所述网管POE交换器与第一被控单元串联连接。
优选的，所述网管POE交换器分别与前导航激光和后导航激光并联连接，且前导航激光和后导航激光之间为串联连接。
优选的，所述第一控制器通过信号控制板和电池模板与电池分配板串联连接。
优选的，所述第一控制器分别与第一底盘伺服驱动板、第二底盘伺服驱动板、第三底盘伺服驱动板和第四底盘伺服驱动板并联连接，且第一底盘伺服驱动板、第二底盘伺服驱动板、第三底盘伺服驱动板和第四底盘伺服驱动板分别单独与第一接口、第二接口、第三接口和第四接口串联连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为复合机器人安全电控系统代替传统的安全继电器安全控制系统融，不但节约了车间空间与成本，还提高了复合机器人重新安全组态的效率，起到提高车间生产率的作用。
附图说明
图1为本发明一种复合机器人安全电控系统的系统的组成图。
图中：1、POE交换器；2、第一控制器；3、第二控制器；4、第二被控单元；5、示教器；6、系统IO板；7、信号交换板；8、手臂系统；9、机器人本体；10、第一被控单元；11、无线AP；12、无线客户端；13、前导航激光；14、后导航激光；15、信号控制板；16、电池模板；17、电池分配板；18、第一底盘伺服驱动板；19、第二底盘伺服驱动板；20、第三底盘伺服驱动板；21、第四底盘伺服驱动板；22、第一接口；23、第二接口；24、第三接口；25、第四接口。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种复合机器人安全电控系统，包括网管POE交换器1、第一控制器2、第二控制器3、第二被控单元4、示教器5、系统IO板6、信号交换板7、手臂系统8、机器人本体9、第一被控单元10、无线AP11、无线客户端12、前导航激光13、后导航激光14、信号控制板15、电池模板16、电池分配板17、第一底盘伺服驱动板18、第二底盘伺服驱动板19、第三底盘伺服驱动板20、第四底盘伺服驱动板21、第一接口22、第二接口23、第三接口24和第四接口25，网管POE交换器1的输出端通过局域网连接有第一控制器2，且网管POE交换器1的输出端通过局域网连接有第二控制器3，第一控制器2为复合机器人运动控制器，第一控制器 2为控制系统的运动中央处理器，负责对关节、底盘驱动器采集到的位置、速度、电流数据进行分析、计算，并做出相应的处理方式，并采集安全激光的安全信号，通过安全总线SOE直接控制关节、底盘驱动器切换安全状态。第二控制器3为复合机器人导航控制器，第二控制器3主要负责采集安全激光、第二被控单元4、第一被控单元10的导航信息，进行复合机器人导航控制，在本实施例中第一被控单元可以是手臂相机，第二被控单元4可以是底盘相机。
第二控制器3的的输出端通过USB接口连接有第二被控单元4，网管POE 交换器1通过第二控制器3与第二被控单元4串联连接，第二被控单元4进行底盘视觉数据处理工作，进行底盘精定位工作，并将定位数据实时传输给复合机器人导航控制器，即网管POE交换器1。
第一控制器2的输出端通过局域网或连接有示教器5，且第一控制器2的输出端通过SOE安全总线连接有系统IO板6，系统IO板6的输出端通过信号传输接口连接有信号交换板7，且信号交换板7的输出端通过信号传输接口连接有手臂系统8，手臂系统8通过信号交换板7和系统IO板6与第一控制器2串联连接，系统IO板6、信号交换板7、手臂系统8组成一个关节驱动器系统，关节驱动器系统完成对机器人关节位置的采集，关节电机控制功能，该驱动器集成在机器人关节内，不占用宝贵的车体空间。
系统IO板6的输出端通过SOE安全总线连接有机器人本体9，网管POE 交换器1与第一被控单元10串联连接，通过网管POE交换器1使第一被控单元10与第二控制器3信号连接，第一被控单元10可进行手臂末端视觉数据处理工作，进行手臂精定位工作，并将定位数据实时传输给第二控制器3。
网管POE交换器1的输出端通过局域网连接有无线AP11，且网管POE 交换器1的输出端通过局域网连接有无线客户端12，网管POE交换器1的输出端通过局域网连接有前导航激光13，且网管POE交换器1的输出端通过局域网连接有后导航激光14，网管POE交换器1分别与前导航激光13和后导航激光14并联连接，且前导航激光13和后导航激光14之间为串联连接，前导航激光13和后导航激光14采用安全导航激光，安全导航激光有两条数据链路，一条负责采集导航数据到复合机器人导航控制器，另一条负责将激光的安全避障信息传递给复合机器人运动控制器。
第一控制器2的输出端通过控制器局域网络连接有信号控制板15，且信号控制板15的输出端通过控制器局域网络连接有电池模板16，电池模板16 的输出端通过控制器局域网络连接有电池分配板17，第一控制器2通过信号控制板15和电池模板16与电池分配板17串联连接，电池模板16与电池分配板17为复合机器人提供电能，并实时监控电池电量，并对短路故障进行保护。
第一控制器2的输出端通过SOE安全总线连接有第一底盘伺服驱动板18，且第一底盘伺服驱动板18的输出端通过SOE安全总线连接有第二底盘伺服驱动板19，第二底盘伺服驱动板19的输出端通过SOE安全总线连接有第三底盘伺服驱动板20，且第三底盘伺服驱动板20的的输出端通过SOE安全总线连接有第四底盘伺服驱动板21，第一底盘伺服驱动板18的输出端连接有第一接口22，第二底盘伺服驱动板19的输出端连接有第二接口23，第三底盘伺服驱动板20的输出端连接有第三接口24，第四底盘伺服驱动板21的输出端连接有第四接口25，第一控制器2分别与第一底盘伺服驱动板18、第二底盘伺服驱动板19、第三底盘伺服驱动板20和第四底盘伺服驱动板21并联连接，且第一底盘伺服驱动板18、第二底盘伺服驱动板19、第三底盘伺服驱动板20 和第四底盘伺服驱动板21分别单独与第一接口22、第二接口23、第三接口 24和第四接口25串联连接，第一底盘伺服驱动板18、第二底盘伺服驱动板 19、第三底盘伺服驱动板20和第四底盘伺服驱动板21组成底盘驱动器系统，底盘驱动器系统完成对机器人底盘驱动轮位置的采集，底盘驱动轮电机控制功能。
本实施例的工作原理：该复合机器人安全电控系统，在使用时先第一控制器2为控制系统的运动中央处理器，通过系统IO板6、信号交换板7和手臂系统8，负责对关节采集到的位置、速度、电流数据进行分析、计算，并做出相应的处理方式，并通过前导航激光13和后导航激光14，采集安全激光的安全信号，通过安全总线SOE直接控制关节、底盘驱动器切换安全状态，随后第一被控单元10进行手臂末端视觉数据处理工作，进行手臂精定位工作，并将定位数据实时传输给复合机器人导航控制器，并且第二被控单元4进行底盘视觉数据处理工作，进行底盘精定位工作，并将定位数据实时传输给复合机器人导航控制器，即网管POE交换器1，最后电池模板16与电池分配板 17为复合机器人提供电能，并实时监控电池电量，并对短路故障进行保护。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，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 (9)

1.一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：包含网管POE交换器(1)，所述网管POE交换器(1)的输出端通过局域网连接有第一控制器(2)，且所述网管POE交换器(1)的输出端通过局域网连接有第二控制器(3)，所述第二控制器(3)的输出端通过USB接口连接有第二被控单元(4)，所述第一控制器(2)的输出端通过局域网连接有示教器(5)，且第一控制器(2)的输出端通过SOE安全总线连接有系统IO板(6)，所述系统IO板(6)的输出端通过信号传输接口连接有信号交换板(7)，且信号交换板(7)的输出端通过信号传输接口连接有手臂系统(8)，所述系统IO板(6)的输出端通过SOE安全总线连接有机器人本体(9)，所述第一控制器(2)的输出端通过局域网连接有第一被控单元(10)，所述网管POE交换器(1)的输出端通过局域网POE连接有无线AP(11)，且网管POE交换器(1)的输出端通过局域网POE连接有无线客户端(12)，所述网管POE交换器(1)的输出端通过局域网连接有前导航激光(13)，且网管POE交换器(1)的输出端通过局域网连接有后导航激光(14)，所述第一控制器(2)的输出端通过控制器局域网络连接有信号控制板(15)，且信号控制板(15)的输出端通过控制器局域网络连接有电池模板(16)，所述电池模板(16)的输出端通过控制器局域网络连接有电池分配板(17)，所述第一控制器(2)的输出端通过SOE安全总线连接有第一底盘伺服驱动板(18)，且第一底盘伺服驱动板(18)的输出端通过SOE安全总线连接有第二底盘伺服驱动板(19)，所述第二底盘伺服驱动板(19)的输出端通过SOE安全总线连接有第三底盘伺服驱动板(20)，且第三底盘伺服驱动板(20)的的输出端通过SOE安全总线连接有第四底盘伺服驱动板(21)，所述第一底盘伺服驱动板(18)的输出端连接有第一接口(22)，所述第二底盘伺服驱动板(19)的输出端连接有第二接口(23)，所述第三底盘伺服驱动板(20)的输出端连接有第三接口(24)，所述第四底盘伺服驱动板(21)的输出端连接有第四接口(25)。
2.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述第一控制器(2)为复合机器人运动控制器。
3.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述第二控制器(3)为复合机器人导航控制器。
4.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述网管POE交换器(1)通过第二控制器(3)与第二被控单元(4)串联连接。
5.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述手臂系统(8)通过信号交换板(7)和系统IO板(6)与第一控制器(2)串联连接。
6.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述网管POE交换器(1)与第一被控单元(10)串联连接。
7.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述网管POE交换器(1)分别与前导航激光(13)和后导航激光(14)并联连接，且前导航激光(13)和后导航激光(14)之间为串联连接。
8.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述第一控制器(2)通过信号控制板(15)和电池模板(16)与电池分配板(17)串联连接。
9.根据权利要求1所述的一种复合机器人安全电控系统，其特征在于：所述第一控制器(2)分别与第一底盘伺服驱动板(18)、第二底盘伺服驱动板(19)、第三底盘伺服驱动板(20)和第四底盘伺服驱动板(21)并联连接，且第一底盘伺服驱动板(18)、第二底盘伺服驱动板(19)、第三底盘伺服驱动板(20)和第四底盘伺服驱动板(21)分别单独与第一接口(22)、第二接口(23)、第三接口(24)和第四接口(25)串联连接。
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