CN113459091A - 机器人系统及机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机器人系统及机器人控制系统，机器人系统包括用来根据任务调度指令进行机器人整体控制的电气控制装置，用来根据控制指令实现机器人运动功能的运动装置，以及用来进行机器人对外部环境的各种作业功能的多个作业装置。上述方案，将作业装置可拆卸连接于机器人的运行装置处，使得机器人不仅局限于某一单一的作业功能，具体可根据用户需求进行不同的更换，实现多种作业功能的扩展。同时，采用上述方案可以避免不必要作业模块的设置，可有效减小机器人的体积，使得机器人可实现较窄空间中进行多种不同的功能作业。

Description

机器人系统及机器人控制系统

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人机器人系统及机器人控制系统。

背景技术

管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置，广泛应用于给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、电力电气工程等领域的各种工业装置中。管道在长期的使用过程中难免会出现破裂、堵塞等，为了便于定期对管道进行勘察、维护和清理，管道机器人应运而生。

管道机器人可以工作于各种管道内，能够对管道焊缝、缺口等进行探测，同时可以进行打磨、滚扫、夹取和吸尘作业的一系列作业。然而，在实际管道中，管道的直径不是一成不变的，很多地方会非常窄，受管道机器人的体积限制，往往无法在这些区域进行作业或者容易使机器人卡死在较窄区域。因此，传统的管道机器人具有体积较大的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的管道机器人体积较大的问题，提供一种机器人系统及机器人控制系统。

一种机器人系统，包括作业装置、运动装置和电气控制装置，所述电气控制装置连接所述运动装置，所述作业装置可拆卸连接所述运动装置，所述电气控制装置用于连接上位机控制装置，所述电气控制装置用于根据任务调度指令控制所述运动装置和/或所述作业装置运行；所述运动装置用于控制机器人运动；所述作业装置用于对外部环境进行作业。

在一个实施例中，所述运动装置包括后驱组件、前驱组件、功能控制组件和旋转关节舵机组件，所述后驱组件、所述前驱组件、所述功能控制组件和所述旋转关节舵机组件分别连接所述电气控制装置，所述后驱组件连接所述前驱组件，所述前驱组件连接所述功能控制组件，所述旋转关节舵机组件设置于所述功能控制组件，所述作业装置可拆卸连接所述旋转关节舵机组件。

在一个实施例中，所述后驱组件和所述前驱组件均包括电磁阀、行走驱动电机和变径气缸，所述电磁阀通过输入输出线缆连接所述电气控制装置，所述行走驱动电机通过信号传输线缆连接所述电气控制装置，所述变径气缸通过气管连接外部气瓶。

在一个实施例中，所述行走驱动电机为集电机、减速箱、驱动器、绝对编码器和通信模块一体形式的电机系统。

在一个实施例中，所述作业装置包括激光扫描组件、夹取组件、滚扫组件、打磨组件和吸尘组件中的至少一种。

在一个实施例中，所述电气控制装置包括微型摄像机、视频分割器、温湿度采集器、通信协议转换器和隔离场效应管组件中的至少一种，以及下位机主控制器，所述微型摄像机、所述视频分割器、所述温湿度采集器、所述通信协议转换器和所述隔离场效应管组件分别连接所述下位机主控制器，所述运动装置连接所述下位机主控制器，所述下位机主控制器用于连接上位机控制装置。

在一个实施例中，所述下位机主控制器用于：当机器人使能时，根据接收的任务调度指令控制机器人执行对应的任务功能。

一种机器人控制系统，包括上位机控制装置和上述的机器人系统，所述上位机控制装置包括箱体、工业控制计算机、激光扫描主控制器、视频服务器和电源转换器，所述工业控制计算机、所述激光扫描主控制器、所述视频服务器和所述电源转换器均设置于所述箱体的内部，所述电源转换器用于连接外部电源，所述工业控制计算机、所述视频服务器和所述电源转换器分别连接所述电气控制装置，所述激光扫描主控制器通过激光线缆连接至所述作业装置，所述电源转换器连接所述工业控制计算机、所述视频服务器和所述激光扫描主控制器，所述工业控制计算机连接所述激光扫描主控制器。

在一个实施例中，所述工业控制计算机用于：当通信成功建立时，根据作业选择指令解析电气控制装置上传的数据和/或向电气控制装置发送控制指令。

在一个实施例中，机器人控制系统还包括气瓶和工业吸尘器，所述气瓶通过气管连接至所述运动装置，所述工业吸尘器通过吸尘器管连接至所述作业装置。

上述机器人系统及机器人控制系统，机器人系统包括用来根据任务调度指令进行机器人整体控制的电气控制装置，用来根据控制指令实现机器人运动功能的运动装置，以及用来进行机器人对外部环境的各种作业功能的多个作业装置。上述方案，将作业装置可拆卸连接于机器人的运行装置处，使得机器人不仅局限于某一单一的作业功能，具体可根据用户需求进行不同的更换，实现多种作业功能的扩展。同时，采用上述方案可以避免不必要作业模块的设置，可有效减小机器人的体积，使得机器人可实现较窄空间中进行多种不同的功能作业。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中机器人系统结构示意图；

图2为另一实施例中机器人系统结构示意图；

图3为一实施例中机器人系统的运动装置以及电气控制装置结构示意图；

图4为一实施例中机器人系统的作业装置结构示意图；

图5为一实施例中下位机主控制器执行方法流程示意图；

图6为一实施例中上位机控制装置结构示意图；

图7为一实施例中交互界面示意图；

图8为一实施例中工业控制计算机执行方法流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种机器人系统，包括作业装置30、运动装置20和电气控制装置10，电气控制装置10连接运动装置20，作业装置30可拆卸连接运动装置20，电气控制装置10用于连接上位机控制装置，电气控制装置10用于根据任务调度指令控制运动装置20和/或作业装置30运行；运动装置20用于控制机器人运动；作业装置30用于对外部环境进行作业。

具体地，本实施例所提供的机器人系统位于机器人端，主要通过电气控制装置10发送的指令实现机器人的运动以及对外部环境的作业(例如管道机器人对管道的探查等作业)。本实施例的电气控制装置10不仅能够输出用于机器人各个装置进行工作的电源，还能输出用于控制机器人各个装置的运行指令。运动装置20用来驱动机器人运动，这里运动包括但不限于前后方向的行进以及转向。作业装置30的数量并不是唯一的，可以是用来实现机器人探查、打磨、滚扫、吸尘、扫描及夹取等功能作业中的一种或者多种组合，具体可结合实际使用场景进行可拆卸连接，以避免机器人同时设置多个作业装置30导致体积较大。

可以理解，机器人的具体类型并不是唯一的，为了便于理解本申请的各个实施例，下面所涉及的机器人均可理解为用于管道作业的管道机器人。通过本实施例的方案，采用紧凑型的系统设计，在尽可能小的体积下实现尽可能多的不同作业功能，在为保障核电管道安全运行的基础上，还可为其他工业及民用行业提供技术支持。

运动装置20的具体结并不是唯一的，请参阅图2，在一个实施例中，运动装置20包括后驱组件21、前驱组件22、功能控制组件23和旋转关节舵机组件24，后驱组件21、前驱组件22、功能控制组件23和旋转关节舵机组件24分别连接电气控制装置10，后驱组件21连接前驱组件22，前驱组件22连接功能控制组件23，旋转关节舵机组件24设置于功能控制组件23，作业装置30可拆卸连接旋转关节舵机组件24。

具体的，本实施例将运动装置20分为四部分，包括既有变径又有动力的前驱组件22和后驱组件21，有变径无动力的功能控制组件23以及用来接入不同作业装置30的旋转关节舵机组件24。前驱组件22和后驱组件21用来驱动机器人前进或后退，而功能控制组件23和旋转关节舵机组件24则用来接入不同的作业模块，以实现机器人的不同作业功能。在一个实施例中，机器人系统还包括万向节，其中，后驱组件21通过万向节连接前驱组件22，而前驱组件22同样通过万向节连接至功能控制组件23。

在一个实施例中，机器人系统还包括彩色高清摄像机，该彩色高清摄像机连接至功能控制组件23，该彩色高清摄像机防水、自带光源，可为机器人操作者提供清楚的视频信息。

应当指出的是，前驱组件22、后驱组件21以及功能控制组件23的具体形式均不是唯一的，请参阅图3，在一个实施例中，后驱组件21和前驱组件22均包括电磁阀、行走驱动电机和变径气缸，电磁阀通过输入输出线缆连接电气控制装置10，行走驱动电机通过信号传输线缆连接电气控制装置10，变径气缸通过气管连接外部的气瓶。

具体地，本实施例中机器人系统还包括输入输出线缆和信号传输线缆，输入输出线缆连接至电气控制装置10，具体连接至电气控制装置10的24V信号驱动I/O端口，通过该端口电气控制装置10可输出24V信号进行电磁阀的驱动，运动装置20中需要通过24V信号进行驱动的器件，均可连接至输入输出线缆。而信号传输线缆则具体连接至电气控制装置10的信号端口，用以实现电气控制装置10的控制信号传输，机器人系统中各个需要根据电气控制装置10输出的控制信号进行控制的器件，均可连接至信号传输线缆。进一步地，在一个实施例中，机器人系统还设置有12V电源线缆，12V电源线缆连接至电气控制装置10，用以输出12V电源信号为机器人系统中需要12V信号驱动的器件进行供电。

在一个实施例中，机器人系统还把包括模拟相机线缆和打磨滚扫线缆，这类型线缆均连接至电气控制装置10的相应端口，在机器人有摄像需求或者打磨滚扫需求时，只需要将相关功能的作业装置30接入模拟相机线缆或者打磨滚扫线缆，即可在电气控制装置10的控制下实现对应功能。

更进一步地，在一个实施例中，机器人系统还包括气管、吸尘器管以及激光扫描仪线缆，其中气管连接至外部气瓶，用以提供各个变径气缸工作所需的气压。吸尘器管则连接至外部工业吸尘器，在机器人有吸尘作业需求时，只需要将吸尘相关的作业装置30连接至吸尘气管，即可通过外部工业吸尘器实现吸尘作业。激光扫描仪线缆同样连接至外部用于激光扫描控制相关的控制器，在机器人有激光扫描作业需求时，将激光扫描作业相关的作业装置30接入激光扫描仪线缆，即可实现相应的激光扫描操作。

请结合参阅图3，在一个较为详细的实施例中，机器人系统同时包括输入输出线缆、信号传输线缆、12V电源线缆、模拟相机线缆和打磨滚扫线缆，以及气管、吸尘器管以及激光扫描仪线缆，为了便于机器人系统中各个装置的布局设置，可将输入输出线缆、信号传输线缆、12V电源线缆、模拟相机线缆和打磨滚扫线缆设置于机器人系统的同一侧，而气管、吸尘器管以及激光扫描仪线缆设置于机器人系统的同一侧。

应当指出的是，前驱组件22和后驱组件21中行走驱动电机的数量并不是唯一的。例如，在一个实施例中，后驱组件21包括电磁阀、四个行走驱动电机和变径气缸，而前驱组件22则包括电磁阀、四个行走驱动电机和变径气缸，在实际工作过程中，电气控制装置10通过输入输出线缆可向电磁阀发送控制信号，以使变径气缸伸缩，最终使得机器人适应不同的管径需求。可以理解，功能控制组件23的具体结构也并不是唯一的，在一个实施例中，请结合参阅图3，功能控制组件23包括两个电磁阀和一个变径气缸。可以理解，在一个实施例中，受空间尺寸的限制，标准气缸尺寸不满足本实施例的机器人需求，需定制外形尺寸，使得气缸尺寸足够小，以满足本实施例的机器人需求。

应当指出的是，为了尽可能的减小机器人的体积，在一个实施例中，行走驱动电机为集电机、减速箱、驱动器、绝对编码器和通信模块一体形式的电机系统。

具体地，本实施例中行走驱动电机采用一体化集成设计，包含了电机、减速箱、驱动器、绝对编码器、通信模块等，大大减小了机器人系统所占据的空间还增强了机器人的集成度，紧凑的小型模块尺寸以及小巧轻便的摆线减速齿轮高负重的输出比率(0.05N-m/g)高抗冲击强度(超过400％)。该电机系统具有高精确度与低齿隙，轴承集成的减速齿轮+非接触式(磁铁)完全的编码器+增量式编码器的精密定位低的齿隙(3-5瓜分)；高速电流检测算法和电流反馈控制为电流、速度与位置反馈的三回路控制。

应当指出的是，作业装置30的具体类型并不是唯一的，请结合参阅图4，在一个实施例中，作业装置30包括激光扫描组件31、夹取组件34、滚扫组件33、打磨组件和吸尘组件中的至少一种。

具体地，激光扫描组件31、夹取组件34、滚扫组件33、打磨组件35和吸尘组件32的具体结构均不是唯一的。在一个实施例中，激光扫描组件31包括第一微型摄像机和激光扫描仪，在进行作业装置30更换时，只需要将第一微型摄像机和激光扫描仪均通过更换接口处接入运动装置20即可。其中，在接入激光扫描组件31时，激光扫描仪通过激光扫描线缆连接至电气控制装置10，具体可连接至电气控制装置10中的激光扫描主控制器，用以接收扫信号开始进行扫描作业或者将扫描结果回传至电气控制装置10进行分析；而第一微型摄像机则通过12V电源线缆和模拟相机线缆连接至电气控制装置10，从而在电气控制装置10的控制下进行摄像作业或者回传摄像结果。

而夹取组件34、滚扫组件33、打磨组件35和吸尘组件32中具有共用的数字直线舵机和第二微型摄像机部分，具体请结合参阅图3，机器人系统的最前端为作业装置30，可以进行打磨、滚扫、吸尘、夹取等功能，并且可以根据实际中的需求进行更换。各个作业装置30中旋转关节舵机共用，夹取、吸尘、滚扫、打磨需要用到数字直线舵机，故可将微型摄像机和数字直线舵机和第二微型摄像机(具体可包括两个，一个用于向前看，一个用于夹取作业等时观看)作为一个公用组件，在打磨和滚扫作业时只需要更换头部(也即此时还可以进一步将打磨电机和滚扫电机公用，只需要更换头部打磨器件或者滚扫器件)即可，夹取功能需要将打磨电机或者滚扫电机更换为气动夹爪。

应当指出的是，激光扫描仪的具体型号并不是唯一的，在一个实施例中，可以采用LV-J7080型号激光探头，该类型激光探头属于高速、非接触式的激光扫描探头，避免了采用接触式测量时，无法避免的测量误差问题。该探头使用激光直接测量，不会划伤目标物，不会发生因人而异的偏差。并且，LV-J7080在率先采用蓝色激光，生成超稳定且高精度的轮廓图像，利用2D Ernostar物镜将405nm短波长激光极限聚焦，从而在光接收组件上清晰成像，生成稳定的高精度轮廓。此外，提高了激光的受光密度，更好地确保了光强度。对所有检测困难的工件都可实现超稳定的高精度测量。LV-J7080配备最新开发的HSE3-CMOS，超高速采样保证其能够实现稳定且超高速测量所有目标物，LV-J7080不仅拥有超快的速度，而且在原有基础上提高了E3-CMOS的动态范围。拥有强大的感光度和大动态范围，即使曝光时间只有极短的64kHz(15.6μs)，也可对黑色(反射量少)到光泽表面(反射量大)进行准确测量。本实施例采用高精度的激光扫描组件31代替超声波探测器对管道内部进行检测，精度可达10um，具有更强的探测可靠性。

同样的，数字直线舵机的类型也并不是唯一的，在一个实施例中，可采用L12-80F-6型号数字直线舵机，该舵机采用12V电压供电，RS485总线控制。L12-80F-6采用高性能空芯马达，位置控制方式，最小机械间隙为50um，意味着定位位置精度可达50um，采用嵌入式驱动电路设计，位置分辨率高达4096高分辨率，可完美替代不支持位置控制的气缸。

请结合参阅图3，在一个实施例中，电气控制装置10包括微型摄像机11、视频分割器12、温湿度采集器13、通信协议转换器14和隔离场效应管组件15中的至少一种，以及下位机主控制器16，微型摄像机11、视频分割器12、温湿度采集器13、通信协议转换器14和隔离场效应管组件15分别连接下位机主控制器16，运动装置20连接下位机主控制器16，下位机主控制器16用于连接上位机控制装置。

具体地，本实施例中电气控制装置10包括多个不同的器件，对应的电气控制装置10中将会产生多种不同的接口，用于电气控制装置10以外的装置连接。其中，视频分割器12的12V电源端连接下位机主控制器16的12V电源输出端，视频分割器12的模拟接口作为电气控制装置10的模拟接口，连接有模拟线缆，用于接入作业装置30中各个组件的第一微型摄像机和第二微型摄像机，以实现相应高的摄像视频分割处理；同时，作为电气控制装置10中用来后视的微型摄像机11，其12V电源接口同样连接至下位机主控制器16的12V电源输出端，其模拟接口连接至视频分割器12的模拟接口。进一步地，在一个实施例中，电气控制装置10还设置有姿态传感器，本实施例中，机器人系统除了视频探测相关的模块之外，还采用了多种传感器系统，还可以实现温度、湿度以及机器人姿态的测量，能更加准确、全面的获取管道内部及机器人的姿态信息。此外，还包含不同方向的多个摄像头(各个作业装置中的微型摄像机以及电气控制装置中用于后视的微型摄像机等)，进一步增强了信息的准确程度。

下位机主控制器16的24V电源输出端口作为电气控制装置10的24V信号驱动I/O端口，用于接入输入输出线缆，用以实现运动装置20中各个电磁阀的驱动操作。下位机主控制器16的5V电源输出端口作为电气控制装置10的打磨滚扫端口，用于接入打磨滚扫线缆，用以实现在作业装置30更换为打磨组件35或者滚扫组件33时的信号驱动。

同时，由于温湿度采集器13的信号传输协议与行走驱动电机的信号传输协议不同，下位机主控制器16的第一协议端口连接至温湿度采集器13，用以接收温湿度采集器13反馈的温湿度信号，而下位机主控制器16的第二协议端口则连接至通信协议转换器14的一端，通信协议转换器14的另一端作为电气控制装置10的通信端口，用来接入信号传输线缆，从而通过协议转换实现运动装置20中行走驱动电机与下位机主控制器16之间的信号传递。可以理解，通信协议转换器14的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，通信协议转换器14为232转485协议模块，也即可实现RS-232协议与RS-485协议之间的转换，其中，下位机主控制器16上的第一协议端口和第二协议端口均为RS-232，而用于与各个行走驱动电机进行通信的协议格式则为RS-485，相应的信号传输线缆为RS-485信号线缆。

下位机主控制器16的I/O口与电磁阀进行连接时，需要采用隔离场效应管组件15进行隔离，以保证电气控制装置10的安全运行。其中，下位机主控制器16的I/O口连接隔离场效应管组件15的一端口，而隔离场效应管组件15的另一端口作为电气控制装置10的输入输出端口，用于接入输入输出线缆，以实现对运动装置20中电磁阀的控制。

本实施例中，在输出多种不同直流电压的同时，采用了电源一体化集成设计，将多种输出的电源模块与控制板集成在一起，形成下位机主控制器16，减小了采用多个直流变压器所占用的体积与重量。

应当指出的是，在一个实施例中，电气控制装置10设置于机器人的拖车模块内，下位机主控制器16还设置有CAN端口、24V电源输入端口。其中下位机主控制器16的CAN端口、24V电源输入端口以及拖车模块的同轴线缆接口均连接至上位机控制装置，用以实现和上位机控制装置的信号交互以及根据上位机控制装置输出的24V电源实现供电。

在一个实施例中，下位机主控制器16用于：当机器人使能时，根据接收的任务调度指令控制机器人执行对应的任务功能。

具体地，请结合参阅图5，下位机根据任务调度指令执行的任务功能主要包括两大部分，初始化及任务执行。初始化包含了ARM内核的初始化、机器人硬件系统的初始化，随后会对机器人进行使能，并发送指令对机器人的运动状态进行初始化，使机器人保持静止。任务执行部分采用实时操作系统对任务进行调度，共有三大任务：任务1用于更新传感器的数据，包括温湿度传感器以及姿态传感器，此外还包含了旋转模块的保护功能，避免作业模块作业过程中对电缆进行拉扯；任务2用于接收上位机发送的指令，并对指令进行校验及解析，解析指令后将用相应的数据控制机器人的行为，任务2的功能可以根据实际进行扩展；任务3用于读取机器人的速度、行走电机的电流及位置、旋转电机的位置、直线电机的位置及负载，此外还包括了下位机数据的上传，将下位机中的各种数据实时上传到上位机进行显示，为操作员决策做出参考。

上述机器人系统，机器人系统包括用来根据任务调度指令进行机器人整体控制的电气控制装置10，用来根据控制指令实现机器人运动功能的运动装置20，以及用来进行机器人对外部环境的各种作业功能的多个作业装置30。上述方案，将作业装置30可拆卸连接于机器人的运行装置处，使得机器人不仅局限于某一单一的作业功能，具体可根据用户需求进行不同的更换，实现多种作业功能的扩展。同时，采用上述方案可以避免不必要作业模块的设置，可有效减小机器人的体积，使得机器人可实现较窄空间中进行多种不同的功能作业。

一种机器人控制系统，包括上位机控制装置和上述的机器人系统，请结合参阅图6，上位机控制装置包括箱体41、工业控制计算机42、激光扫描主控制器43、视频服务器44和电源转换器45，工业控制计算机42、激光扫描主控制器43、视频服务器44和电源转换器45均设置于箱体41的内部，电源转换器45用于连接外部电源，工业控制计算机42、视频服务器44和电源转换器45分别连接电气控制装置10，激光扫描主控制器43通过激光线缆连接至作业装置30，电源转换器45连接工业控制计算机42、视频服务器44和激光扫描主控制器43，工业控制计算机42连接激光扫描主控制器43。

具体地，机器人的上位机控制装置与电气控制装置10之间采用RS-485通讯，同时上位机控制装置还为电气控制装置10提供24V电源，同轴电缆用来传输视频信号。进一步地，在一个实施例中，上位机控制装置还包括显示屏和金属防爆键盘等。箱体41内部的电源转换器45包括两个220V转24V的转换器，其中一台给上位机控制装置中其它器件进行供电，另外一台给接入电气控制装置10的24V电源输入端口，为机器人系统中的各个器件进行供电。

应当指出的是，在一个实施例中，上位机控制装置整机采用改良后的工程塑料为箱体41的原材料，产品耐候性好，可工作于环境温度-40℃-90℃范围；采用箱体41可抗紫外线辐射、耐强力冲击、抗磨损、抗老化、可阻燃；独特的手动气阀设计，解决气压差带来的使用问题，更耐用、更防水；产品防护等级IP67。本实施例基于便携式手提控制箱进行设计，将上位机控制装置中的各个部分至于箱体内，在不使用的情况下能有效的保护显示屏及操作平台。

可以理解，在一个实施例中，为了便于实现通信控制，上位机控制装置还设置有网络交换机，用以实现上位机控制装置的网络连接。

本实施例的上位机控制装置，硬件系统体积更小、重量更轻，也更便于运输及存储。应当指出的是，在一个实施例中，请参阅图7，上位机控制装置的系统界面设计如下，左上角为视频观察区，用于视频显示；向右依次为上位机通信配置区、电机状态显示区和传感器数据显示区，左下为通信原始数据收发区，向右依次为机器人运动控制区和作业装置30控制区。该种形式的上位机控制装置的系统界面功能完善、美观，具有良好的人机交互功能。

在一个实施例中，工业控制计算机42用于：当通信成功建立时，根据作业选择指令解析电气控制装置10上传的数据和/或向电气控制装置10发送控制指令。

具体地，请结合参阅图8，上位机控制装置首先开启通信，并检测通信是否开启成功，在通信未开启成功时进行错误清除并结束此次控制操作。而在通信开启成功时，进行作业类型的选择，若为解析作业，则解析来自电气控制装置10(具体为其内部的下位机主控制器16)上传的数据；若为指令发送作业，则向电电气控制装置10的下位机发送相应的指令，以使机器人系统执行对应高的作业功能。

请结合参阅图6，在一个实施例中，机器人控制系统还包括气瓶50和工业吸尘器60，气瓶50通过气管连接至运动装置20，工业吸尘器60通过吸尘器管连接至作业装置30。

具体地，机器人系统还包括气管、吸尘器管，其中气管连接至外部气瓶50，用以提供运动装置20中各个变径气缸工作所需的气压。吸尘器管则连接至工业吸尘器60，在机器人有吸尘作业需求时，只需要将吸尘相关的作业装置30(即吸尘组件32)连接至吸尘气管，即可通过工业吸尘器60实现吸尘作业。

上述机器人控制系统，机器人系统包括用来根据任务调度指令进行机器人整体控制的电气控制装置10，用来根据控制指令实现机器人运动功能的运动装置20，以及用来进行机器人对外部环境的各种作业功能的多个作业装置30。上述方案，将作业装置30可拆卸连接于机器人的运行装置处，使得机器人不仅局限于某一单一的作业功能，具体可根据用户需求进行不同的更换，实现多种作业功能的扩展。同时，采用上述方案可以避免不必要作业模块的设置，可有效减小机器人的体积，使得机器人可实现较窄空间中进行多种不同的功能作业。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人系统，其特征在于，包括作业装置、运动装置和电气控制装置，所述电气控制装置连接所述运动装置，所述作业装置可拆卸连接所述运动装置，所述电气控制装置用于连接上位机控制装置，

所述电气控制装置用于根据任务调度指令控制所述运动装置和/或所述作业装置运行；所述运动装置用于控制机器人运动；所述作业装置用于对外部环境进行作业。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述运动装置包括后驱组件、前驱组件、功能控制组件和旋转关节舵机组件，所述后驱组件、所述前驱组件、所述功能控制组件和所述旋转关节舵机组件分别连接所述电气控制装置，所述后驱组件连接所述前驱组件，所述前驱组件连接所述功能控制组件，所述旋转关节舵机组件设置于所述功能控制组件，所述作业装置可拆卸连接所述旋转关节舵机组件。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述后驱组件和所述前驱组件均包括电磁阀、行走驱动电机和变径气缸，所述电磁阀通过输入输出线缆连接所述电气控制装置，所述行走驱动电机通过信号传输线缆连接所述电气控制装置，所述变径气缸通过气管连接外部气瓶。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，所述行走驱动电机为集电机、减速箱、驱动器、绝对编码器和通信模块一体形式的电机系统。

5.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述作业装置包括激光扫描组件、夹取组件、滚扫组件、打磨组件和吸尘组件中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述电气控制装置包括微型摄像机、视频分割器、温湿度采集器、通信协议转换器和隔离场效应管组件中的至少一种，以及下位机主控制器，所述微型摄像机、所述视频分割器、所述温湿度采集器、所述通信协议转换器和所述隔离场效应管组件分别连接所述下位机主控制器，所述运动装置连接所述下位机主控制器，所述下位机主控制器用于连接上位机控制装置。

7.根据权利要求6所述的机器人系统，其特征在于，所述下位机主控制器用于：当机器人使能时，根据接收的任务调度指令控制机器人执行对应的任务功能。

8.一种机器人控制系统，其特征在于，包括上位机控制装置和权利要求1-7任一项所述的机器人系统，所述上位机控制装置包括箱体、工业控制计算机、激光扫描主控制器、视频服务器和电源转换器，所述工业控制计算机、所述激光扫描主控制器、所述视频服务器和所述电源转换器均设置于所述箱体的内部，所述电源转换器用于连接外部电源，所述工业控制计算机、所述视频服务器和所述电源转换器分别连接所述电气控制装置，所述激光扫描主控制器通过激光线缆连接至所述作业装置，所述电源转换器连接所述工业控制计算机、所述视频服务器和所述激光扫描主控制器，所述工业控制计算机连接所述激光扫描主控制器。

9.根据权利要求8所述的机器人控制系统，其特征在于，所述工业控制计算机用于：当通信成功建立时，根据作业选择指令解析电气控制装置上传的数据和/或向电气控制装置发送控制指令。

10.根据权利要求8所述的机器人控制系统，其特征在于，还包括气瓶和工业吸尘器，所述气瓶通过气管连接至所述运动装置，所述工业吸尘器通过吸尘器管连接至所述作业装置。

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