CN114227669A - 一种基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械臂技术领域，具体公开了包括终端计算机和通过无线网络与计算连接的机械臂，其特征在于：终端计算机设置有RFID阅读器，所述机械臂上设置有RFID标签，且两者相互适配，所述标签主动发送信号至终端计算机上，所述终端计算机上的阅读器接收信号并解码后，交互信息处于安全模式下，会被正常转入并解析，则会触发安全模块进行分析，若为传输中的正常信号损坏，则会正常进行解析，若安全模块分析判断为恶意损坏，例如有人通过第三方设备介入终端计算机和机械臂的物联网连接等情况时，则会触发安全模块的警报装置，将并异常数据反馈至终端计算机，操作人员对异常数据进行隔离并解析，以方便后续的调查。
Description
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，具体为一种基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统。
背景技术
机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。
目前，几乎所有舞台上的LED显示屏都是固定安装在墙面或结构上，即使有的LED屏可随结构变换位置，往往也都是简单的一维动作。随着机械臂在演艺领域的普及，LED显示屏可以在机械臂的掌控下随意飞行、拼接、拆分、旋转，形成舞台上空各种造型的LED背景显示。
机械臂将传统意义上的LED背景墙变成空间位置自由、组合形式多变的LED活动显示屏，赋予LED屏灵性；甚至可在其上安装各种特效灯具、烟雾，与其他演出设备配合，营造出虚幻的效果，成为参与表演的“机器人”明星。
而机械臂和终端计算机之间通常并不采用物联网模式进行，导致终端计算机和机械臂直接不能建立快速有效的交互网络，机械臂只能按照上传的程序进行运转，不能实施反馈信息至终端计算机，使得机械臂若是发生故障，只能等待演出结束后的同一检修，而不能在故障发生时及时反馈至终端计算机进行报备，此外，部分采用物联网进行连接的机械臂和终端计算机没有特意加强安全模块，容易导致第三方设备介入，干扰舞台演出效果。
发明内容
本发明提供了一种基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，具备机械臂和终端计算机之间为物联网连接和加强了安全模块的有益效果，解决了上述背景技术中所提到端计算机和机械臂直接不能建立快速有效的交互网络，机械臂只能按照上传的程序进行运转，不能实施反馈信息至终端计算机，部分采用物联网进行连接的机械臂和终端计算机没有特意加强安全模块，容易导致第三方设备介入，干扰舞台演出效果的问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，包括终端计算机和通过无线网络与计算连接的机械臂，终端计算机设置有RFID阅读器，所述机械臂上设置有RFID标签，且两者相互适配，所述标签主动发送信号至终端计算机上，所述终端计算机上的阅读器接收信号并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理；
所述RFID标签和RFID阅读器通过信息收发模块进行数据交换；
所述RFID标签由AC/DC电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成；
所述RFID阅读器频率产生器，锁相环，调制电路，微处理器，存储器，解调电路和外设接口组成。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述终端计算机通过频率产生器产生频率精确度为定值的信号源，通过信息收发模块将信号传递至机械臂上；
所述终端计算器通过锁相环利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，从而使终端计算机可以锁定机械臂的电信号，防止信号交互错误。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述终端计算机通过调制电路将需要发送的电信号上传加载；
所述微处理器产生要发送往标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还需要进行解密操作；
所述存储器用于储存终端计算机中编辑好的机械臂运动程序，在需要进行传输时，将存储器中程序加载至终端计算机中，并通过调制电路上传发送。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述机械臂通过信号收发模块与终端计算机进行信号交互，所述机械臂收到终端计算机的电信号时，通过逻辑控制电路，对来自阅读器的信号进行译码，并依阅读器的要求回发信号。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述机械臂在通过逻辑控制电路对阅读器信号进行译码后，通过传输模块，将译码后的信号传输至各个运动模块上，运动模块在接收到信号后，驱动机械臂各个关节上的伺服电机，使机械臂进行运转。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述机械臂上设置有储存模块，储存模块内安装有机械臂运行系统和预处理模块；
所述预处理模块包括应急处理模块和报警反馈模块，所述应急处理模块用于当机械臂出现紧急故障时，强行中断机械臂的电源，使其进入关机状态等待抢修；
所述报警模块用于当机械臂出现故障时，报警模块通过逻辑控制电路，将故障信号进行编码并发回到终端计算机上。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述报警模块包括安全模块和自检模块，安全模块用于判定机械臂是否处于可运行状态，若机械臂发生故障，触发报警模块，报警模块会先通过自检模块来确定故障来源，若故障来源非机械臂本身，则会发送报警信号，若故障来源为机械臂本身，则信号转入安全模块，安全模块进行信号对比，若为高危信号，则启动应急模块，机械臂断电，若为低危信号，则发送至终端计算机，等待反馈及检修。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述机械臂上设置有自调节模块，自调节模块接收自检模块的自检信进行分析，对机械臂个关节在受力状态不同时的速度进行调节，使其运动保持平衡和稳定。
作为本发明所述基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统的一种可选方案，其中：所述终端计算机和机械臂上都设置有加密模块，加密模块对信号加密，传输信号通过加密模块进行加密由传输模块进行传输，经过解码后读取。
本发明具备以下有益效果：
1、该基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，通过将机械臂和终端计算机通过物联网的方式进行连接，使得终端计算机和机械臂之间能建立快速有效的交互网络，机械臂不仅能按照上传的程序进行运转，还可以实施反馈信息至终端计算机，使得机械臂若是发生故障，只能在故障发生时及时反馈至终端计算机进行报备。
2、该基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，通过在机械臂和终端计算机上均设置有安全模块，通过安全模块对信号进行加密和解析，若交互信息处于安全模式下，会被正常转入并解析，若传递信息出现异常，则会触发安全模块进行分析，若为传输中的正常信号损坏，则会正常进行解析，若安全模块分析判断为恶意损坏，例如有人通过第三方设备介入终端计算机和机械臂的物联网连接等情况时，则会触发安全模块的警报装置，将并异常数据反馈至终端计算机。
附图说明
图1为本发明整体信号传递示意图。
图2为本发明中安装模块信号传递示意图。
图3为本发明中应急处理模块信号示意图。
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。
实施例1
请参阅图1-3，一种基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，包括终端计算机和通过无线网络与计算连接的机械臂，终端计算机设置有RFID阅读器，机械臂上设置有RFID标签，且两者相互适配，标签主动发送信号至终端计算机上，终端计算机上的阅读器接收信号并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理；
RFID标签和RFID阅读器通过信息收发模块进行数据交换；
RFID标签由AC/DC电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成；
RFID阅读器频率产生器，锁相环，调制电路，微处理器，存储器，解调电路和外设接口组成。
具体的，物联网的基本特征从通信对象和过程来看，物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理，射频识别技术是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，因此基于物联网的机械臂为物联网中的标签，而对其进行编程和控制的终端计算器则为物联网中的阅读器，终端计算机可与多个机械臂进行连接，同时将多个运行程序发送给不同的机械臂，使多个机械臂根据其接收到的指令做出相对应的动作，从而完成演出。
请参阅图1-3，终端计算机通过频率产生器产生频率精确度为定值的信号源，通过信息收发模块将信号传递至机械臂上；
终端计算器通过锁相环利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，从而使终端计算机可以锁定机械臂的电信号，防止信号交互错误。
具体的，锁相环是一种利用相位同步产生的电压，去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈控制系统。学过自动控制原理的人都知道，这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。是无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）和PLLIC（锁相环集成电路），压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO，直到相位差恢复，达到锁相的目的。能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路，通过锁相环和频率产生其，可以确保多个机械臂之间的电信号不会串流，使不同的机械臂所接收到的程序指令都是单独的，进而保证了机械臂运转时不会读取到其它机械臂的程序，造成演出事故。
实施例3
终端计算机通过调制电路将需要发送的电信号上传加载；
微处理器产生要发送往标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还需要进行解密操作；
存储器用于储存终端计算机中编辑好的机械臂运动程序，在需要进行传输时，将存储器中程序加载至终端计算机中，并通过调制电路上传发送
具体的，终端计算机用于进行数据编程和终端的控制，当数据在终端计算机上编程完毕后，上传至存储器进行储存，当需要使用是，从存储器中下载并通过终端计算机进行编译，使其转化为电信号，最终通过调制电路，将电信号上传至信号收发模块进行传输。
实施例4
机械臂通过信号收发模块与终端计算机进行信号交互，机械臂收到终端计算机的电信号时，通过逻辑控制电路，对来自阅读器的信号进行译码，并依阅读器的要求回发信号；
机械臂在通过逻辑控制电路对阅读器信号进行译码后，通过传输模块，将译码后的信号传输至各个运动模块上，运动模块在接收到信号后，驱动机械臂各个关节上的伺服电机，使机械臂进行运转。
具体为，当终端计算机的将程序上传后，通过信号接收模块与机械臂进行信号交互，当机械臂接收到来自终端计算机的程序够，程序信号转入逻辑控制电路，对其进行译码，并将解码出的原始程序信息转入机械臂内的运行系统进行读取，运行系统读取后对程序内的指令进行分析，并分别传输至机械臂各个关节处的运动模块，运动模块在接收到指令后，驱动各个关节处的伺服电机，使机械臂按照程序进行运转从而完成演出。
实施例4
机械臂上设置有储存模块，储存模块内安装有机械臂运行系统和预处理模块；
预处理模块包括应急处理模块和报警反馈模块，应急处理模块用于当机械臂出现紧急故障时，强行中断机械臂的电源，使其进入关机状态等待抢修；
报警模块用于当机械臂出现故障时，报警模块通过逻辑控制电路，将故障信号进行编码并发回到终端计算机上；报警模块包括安全模块和自检模块，安全模块用于判定机械臂是否处于可运行状态，若机械臂发生故障，触发报警模块，报警模块会先通过自检模块来确定故障来源，若故障来源非机械臂本身，则会发送报警信号，若故障来源为机械臂本身，则信号转入安全模块，安全模块进行信号对比，若为高危信号，则启动应急模块，机械臂断电，若为低危信号，则发送至终端计算机，等待反馈及检修；
终端计算机和机械臂上都设置有加密模块，加密模块对信号加密，传输信号通过加密模块进行加密由传输模块进行传输，经过解码后读取。
具体的，在机械臂上设置有储存模块，储存模块内安装有机械臂的运行系统，和预处理模块，运行系统用于使机械臂可以读取来自终端计算机的程序，从而完成指令，预处理模块则包括应急处理模块和报警反馈模块两部分，而报警反馈模块则由安全模块和自检模块两部分构成，当机械臂出现故障时，报警反馈模块和应急处理模块会同时接收到电信号，并对信号进行对比，若为高危信号，则应急处理模块会直接中断机械臂的电源，造成机械臂脱机，终端计算机在接收到机械臂脱机后进行提示，使得操作人员可及时发现机械臂出现故障进行检修和更换，若故障信息对比未能触发应急处理模块，故障信息则转入自检模块，对机械臂进行自检，若自检结果发现会产故障严重，则会触发应急处理模块，使发生故障的机械臂断电脱机，并通过信息传输模块将故障信息传输至终端计算机处，反馈给操作人员，若自检结果发现非高危故障，不影响短时间的机械臂使用，自检模块会将对应的故障信息转入信息传输模块进行反馈。
在终端计算机和机械臂上均安装有安全模块，终端计算机和机械臂的交互信息均会通过安全模块先进行加密再进行传输，在信息分别传输至终端计算机和机械臂上时，若交互信息处于安全模式下，会被正常转入并解析，若传递信息出现异常，则会触发安全模块进行分析，若为传输中的正常信号损坏，则会正常进行解析，若安全模块分析判断为恶意损坏，例如有人通过第三方设备介入终端计算机和机械臂的物联网连接等情况时，则会触发安全模块的警报装置，将并异常数据反馈至终端计算机，操作人员对异常数据进行隔离并解析，以方便后续的调查。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，包括终端计算机和通过无线网络与计算连接的机械臂，其特征在于：终端计算机设置有RFID阅读器，所述机械臂上设置有RFID标签，所述标签主动发送信号至终端计算机上，所述终端计算机上的阅读器接收信号并解码，并送至中央信息系统进行数据处理；
所述RFID标签和RFID阅读器通过信息收发模块进行数据交换；
所述RFID标签由AC/DC电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成；
所述RFID阅读器频率产生器，锁相环，调制电路，微处理器，存储器，解调电路和外设接口组成。
2.根据权利要求1所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述终端计算机通过频率产生器产生频率精确度为定值的信号源，通过信息收发模块将信号传递至机械臂上；
所述终端计算器促进终端计算机锁定机械臂的电信号，防止信号交互错误。
3.根据权利要求2所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述终端计算机将电信号上传加载；
所述微处理器产生发送往标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码；
所述存储器用于储存机械臂运动程序，传输时，将存储器中程序加载至终端计算机中，并通过调制电路上传发送。
4.根据权利要求3所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述机械臂与终端计算机进行信号交互，所述机械臂收到终端计算机的电信号时，通过逻辑控制电路，对来自阅读器的信号进行译码，并依阅读器的要求回发信号。
5.根据权利要求4所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述机械臂在通过逻辑控制电路对阅读器信号进行译码后，通过传输模块，将译码后的信号传输至各个运动模块上，运动模块在接收到信号后，驱动机械臂各个关节上的伺服电机，使机械臂进行运转。
6.根据权利要求5所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述机械臂上设置有储存模块，储存模块内安装有机械臂运行系统和预处理模块；
所述预处理模块包括应急处理模块和报警反馈模块，所述应急处理模块用于当机械臂出现紧急故障时，强行中断机械臂的电源，使其进入关机状态等待抢修；
所述报警模块用于当机械臂出现故障时，报警模块通过逻辑控制电路，将故障信号进行编码并发回到终端计算机上。
7.根据权利要求6所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述报警模块包括安全模块和自检模块，安全模块用于判定机械臂是否处于可运行状态；
其中，若机械臂发生故障，报警模块会先通过自检模块来确定故障来源，若故障来源非机械臂本身，则会发送报警信号，若故障来源为机械臂本身，则信号转入安全模块，安全模块进行信号对比，若为高危信号，则启动应急模块，机械臂断电，若为低危信号，则发送至终端计算机，等待反馈及检修。
8.根据权利要求7所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述机械臂上设置有自调节模块，自调节模块接收自检模块的自检信进行分析，对机械臂个关节在受力状态不同时的速度进行调节，使其运动保持平衡和稳定。
9.根据权利要求8所述的基于物联网舞台屏幕机械臂控制系统，其特征在于：所述终端计算机和机械臂上都设置有加密模块，加密模块对信号加密，传输信号通过加密模块进行加密由传输模块进行传输，经过解码后读取。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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