CN211541241U - 一种机器人的控制装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机器人的控制装置及机器人。其中，机器人的控制装置包括：控制单元、主机壳和至少一个无线通信单元；其中，控制单元至少包括主控制部；主机壳上设置可通过无线信号的信号通道；主控制部设置在主机壳内；主控制部上设置无线通信单元；主控制部通过信号通道与主机壳外进行预设频率或频段的无线信号传输。采用本实用新型的技术方案通过无线通信的方式实现整个机器人内部之间和/或机器人与外部的沟通，可以提高机器人设计的灵活性，并减少了机器人发生因信号线缆磨损造成的故障问题。

Description

一种机器人的控制装置及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人的控制装置及机器人。

背景技术

目前，机器人可以包括但不限于：工业机器人或人形机器人。其中，工业机器人包括：串联机器人或者并联机器人，其中，串联机器人是指由多个驱动单元和连接件串联而成，比如：四轴机械手或六轴机械手；而并联机器人是指由多个驱动单元和连接件并联而成，比如：Delta机器人。

机器人的各个单元通过线缆进行信号传输，比如：机器人的各个驱动关节根据控制单元的控制信号进行运动。因此，通过线缆连接各个单元一方面会使得机器人本身的结构设计受布线结构的限制；另一方面，线缆在机器人运动过程中容易造成磨损，比如：在工业机器人领域，如何减少或防止线缆磨损往往需要花费工程师很多精力去设计完善。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种机器人的控制装置及机器人。

本实用新型实施例第一方面提供一种机器人的控制装置，所述控制装置包括：控制单元、主机壳和至少一个无线通信单元；其中，所述控制单元至少包括主控制部；

所述主机壳上设置可通过无线信号的信号通道；

所述主控制部设置在所述主机壳内；

所述主控制部通信连接所述无线通信单元；所述主控制部通过所述信号通道与所述主机壳外进行无线信号传输。

进一步，所述控制单元还包括关节控制部；

所述关节控制部设置在所述机器人的关节上；

所述关节控制部通信连接所述无线通信单元，通过所述关节控制部的无线通信单元与所述主控制部的无线通信单元之间进行无线信号传输。

进一步，所述主控制部包括多个主控制器件；

所述多个主控制器件上分别设置所述无线通信单元，通过所述无线通信单元在所述多个主控制器件之间进行无线信号传输；和/或

所述关节控制部包括多个关节控制器件；

所述多个关节控制器件上分别设置所述无线通信单元，通过所述无线通信单元在所述多个关节控制器件之间进行无线信号传输。

进一步，所述主控制部包括主控制器；所述关节控制部包括马达驱控器。

进一步，所述主机壳由阻碍或减弱所述无线信号穿透的材料制成。

进一步，所述信号通道内填塞穿透件；其中，所述穿透件由可被所述无线信号穿透的材料制成。

进一步，所述无线通信单元包括接收器和/或发射器。

进一步，所述无线通信单元为无线网络通信、无线局域网通信、LIFI和/或激光通信单元。其中，所述无线网络通信包括：GPRS、2G、3G、4G和/或5G。

本实用新型第二方面提供一种机器人，所述机器人包括：机器人本体和上面任一项所述的控制装置；所述机器人本体包括：驱动关节和连接件；所述驱动关节包括马达。

进一步，所述马达包括编码器，所述编码器通信连接所述驱动控制部；或

所述编码器上通信连接所述无线通信单元，通过所述编码器的所述无线通信单元与所述驱动控制部的无线通信单元进行无线信号传输；

进一步，所述关节控制部设置于所述马达上。

进一步，所关节控制部设置在所述马达的端部的电路板上。

通过无线通信的方式实现整个机器人内部之间和/或机器人与外部的沟通，可以提高机器人设计的灵活性，并减少了机器人发生因信号线缆磨损造成的故障问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机器人的整体结构第一示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机器人的整体结构第二示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机器人的整体结构第三示意图；

图4为本实用新型实施例提供的机器人的整体结构第一框图；

图5为本实用新型实施例提供的机器人的整体结构第二框图；

图6为本实用新型实施例提供的机器人的整体结构第三框图；

图7为本实用新型实施例提供的马达放大结构示意图。

附图符号说明：10机器人、11机器人本体、12控制装置、111驱动关节、112连接件、121控制单元、122主机壳、1221信号通道、1231、1232无线通信单元、M1主控制器、M2马达驱控器、12211穿透件、1111马达、L电路板。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供一种机器人10，该机器人10包括：机器人本体11和控制装置12；机器人本体11包括：驱动关节111和连接件112。

在一个实施例中，连接件112将各个驱动关节111并联或串联，这样通过驱动关节111可以带动连接件112运动，从而形成并联机器人(省略附图)或串联机器人，或者上述并联和/或串联组合成的各种人形或者各种其它造型机器人。为方便理解，本具体实施例以六轴(每个关节视为一轴，六轴视为六个关节)串联机器人10为例进一步详细说明。

各个驱动关节111包括马达(图中省略)，马达的输入端和/或输出端连接连接件112，通过马达带动连接件112运动，从而实现整个机器人本体11的运动。具体的，马达可以为各种现在已有或将来开发的结构类型，比如：按照运动方式划分可以包括：线性马达和旋转马达；按照控制方式划分可以包括：伺服马达和步进马达等等。

继续如图1-3所示，在一个实施例中，控制装置12包括：控制单元121、主机壳122和至少一个无线通信单元1231；其中，控制单元121至少包括主控制部1211。

主机壳122上设置可供无线信号穿越的信号通道1221；

具体的，由于通常主机壳122采用金属等高强度材料制成，这类材料往往会阻碍或减弱无线信号的通过，因此通过在主机壳上开设信号通道，从而帮助实现主机壳内、外的无线信号的传输。

具体的，主机壳外可以是指位于机器人本体上的器件，或者位于该机器人本体外的其它器件，比如：传感器、其它控制单元或机器人等等，从而实现机器人本身的无线通信，或机器人与外部的无线通信。

其中，主控制部1211是指位于主机壳122内的控制部；具体的，主控制部1211可以包括一个(如图3所示)或多个器件(如图1或2所示)。

主控制部1211通过有线的方式通信连接无线通信单元123，主控制部1211可以通过无线通信单元1231将控制指令转换为无线信号，再通过信号通道1221将无线信号发送给位于主机壳122外部的器件或控制单元(比如：马达、传感器、编码器或机器人以外的其它器件、设备等等)等等；或者可以通过信号通道和无线通信单元1231接收外部传来的无线信号；或者可以在主机壳内通过无线通信单元1231与同样位于主机壳122内的控制单元121的其它部分对应设置的无线通信单元之间进行无线通信。

具体的，主控制部1211可以包括一个或多个主控制器件，当包括多个主控制器件时，多个主控制器件上分别设置无线通信单元，通过无线通信单元在所述多个主控制器件之间进行无线信号传输。

具体的，信号通道1221可以采用各种结构形式，比如：主机壳上开设的各种形状的通孔1221(如图1或3所示)或者沿主机壳设置的通槽结构1221(如图2所示)等等。

如图3所示，进一步，在一个实施例中，该信号通道1221内也可以填塞穿透件12211，该穿透件由可被无线信号穿透的材料制成。具体的，穿透件根据不同的无线通信方式可以采用各种现在已有或将来开发的允许无线信号穿透的任意材料制成，比如：当为光通信时，该材料为透光类材料；当为无线网络通信时，该材料可以为陶瓷、玻璃、复合板材等等。

需要说明的，无线通信单元1231可以嵌在信号通道1221中(如图2所示)，或者位于主控制部1211上(如图1或2所示)。

具体的，无线通信可以为无线网络通信，例如第三代数字通信技术(3rdGeneration，3G)、第四代移动通信技术(the 4th Generation mobile communication，4G)、第五代移动通信技术(the 5th Generation mobile communication，5G)、通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)；无线局域网，例如无线保真(WIreless-Fidelity，WiFi)、蓝牙通信(Bluetooth)；可见光通信(Light Fidelity LIFI)或激光通信等等，以及各种现在已有或将来开发的无线通信技术。

具体的，根据上面实施例所述，不同的无线通信方式，无线通信单元的具体结构会有不同，但一般都包括：发射器和/或接收器。

发射器，用于将待传输的原始信号转换成无线信号通过天线进行发射；

接收器，用于接收无线信号并转换成原始信号。

进一步，在一个实施例中，发射器可以包括：

振荡器，用于产生高频振荡信号；

调制器，将需要传递的数据信号通过调制振荡信号的某个参量，从而装载到高频振荡信号上，

天线，用于发射调制后的高频振荡信号，不同频段配备不同的天线。

接收部，用于接收无线信号并转换成原始信号；

在一个实施例中，接收器可以包括：

天线，用于接收高频振荡信号，不同频段配备不同的天线；

解调器，用于从调制信号中取出原始需要传输的数据信号。

具体的，无线通信单元若只包括发射器或接收器，则为单工通信，即只能收或发信号；若同时包括发射器和接收器，则可以为半双工和双工，半双工是指可发也可收信号，但不能同时收发信号，而双工是指可以同时收发信号。

需要说明的是，由于不同的发射器可以发射不同频段或频率的无线信号，而接收器可以对应接收不同频段或频率的接收信号，因此可以用于不同的器件之间的通信，以防止多个器件之间无线信号传输产生的干扰，以及外部噪声等等的干扰。

在另一个实施例中，以LIFI为例,LIFI的工作原理是通过给普通的光源(比如LED、卤素光)装上控制组件(比如微芯片)，通过微芯片控制光源每秒数百万次闪烁，亮了表示1，灭了代表0，因此二进制的数据就被编码成灯光信号；同时根据设定光信号频率的不同，从而控制不同光通信单元之间的信号传输，以防止多个光通信单元之间的干扰。

具体的，主机壳122可以设置在机器人的本体11的底座内(如图2或3所示)，或者与机器人本体11的底座分开单独设置(如图1所示)。

通过无线通信的方式实现整个机器人内部之间和/或机器人与外部的沟通，可以提高机器人设计的灵活性，并减少了机器人发生因信号线缆磨损造成的故障问题。

如图2或3所示，在一个实施例中，控制单元121还可以包括关节控制部1212。

其中，关节控制部1212是指位于机器人本体11的各个驱动关节111处的控制部。具体的，关节控制部1212可以包括一个或者多个器件。

关节控制部1212通过有线的方式通信连接无线通信单元1232，通过无线通信单元1232与主控制部1211上设置的无线通信单元1231之间进行无线信号传输。

具体的，关节控制部1212包括一个或多个关节控制器件；当为多个关节控制器件，多个关节控制器件上分别设置无线通信单元，通过无线通信单元在多个关节控制器件之间进行无线信号传输。

需要说明的是，控制单元121实际中包括实现各个控制功能的控制器件，这些控制器件可以根据设计需要作为主控制部或关节控制部。为方便理解，下面以一个具体实例进一步详细说明。

如图4或5所示，在一个实施例中，控制单元121可以包括主控制器M1和马达驱控器M2。

在一个实施例中，比如:主控制器M1将计算得到的驱动各个马达的方波(PWM)信号发送给马达驱控器，通过马达驱控器生成驱动马达运动的电压。需要说明的是，上述各个控制器件的功能并不限于上面所述，可以根据设计需要发生相应的变动。

其中，马达驱控器M2是指马达驱动器和马达控制器的总称，具体的，马达驱动器和马达控制器可以集成为一体(比如：集中在一块电路板或者一个IC中)，也可以为彼此可进行通信(通过有线或无线的方式)的独立的控制器件。为方便理解，本具体实施例以二者集成为一体为例进行说明。

继续如图4所示，在一个实施例中，主控制器M1作为主控制部1211，马达驱控器M2作为关节控制部1212。

在一个实施例中，关节控制部1212的输出端可以与马达的线圈通过有线的方式连接，而关节控制部1212的输入端通信连接无线通信单元1232，通过无线通信单元1232与主控制部1211的无线通信单元1231通过信号通道1221进行无线信号的传输。

具体的，主控制器M1可以为可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、计算机(Personal Computer,PC)、工业控制计算机(Industrial Personal Computer,IPC)、应用处理器(Application Processor)、DSP(digital signal processor)和/或服务器等等。

具体的，马达驱控器M2可以为DSP和/或MCU等等。

具体的，马达驱控器可以为一个，比如：通过一个驱控器驱动多个马达(则驱动器设置在主机壳内)；也可以为多个，比如：每个马达配一个驱控器。

主控制器M1可以包括一个(如图4所示)或者多个器件(如图5所示),以主控制器M1包括PC和PLC为例。进一步，在一个实施例中，多个器件上分别设置无线通信单元1231、1232，通过无线通信单元1231、1232进行PC和PLC之间，及PC和PLC与外部(马达、传感器等等)的无线通信。

如图7所示，在一个实施例中，关节控制部1212可以设置于马达1111上；进一步，在一个实施例中，可以为设置在位于马达1111的端部的电路板L上。

如图6所示，在一个实施例中，当马达为伺服马达时，马达上还包括编码器112，用于将采集的马达的位置反馈信号发送给马达驱控器，马达驱控器结合位置反馈信号进行调节，以精确的控制马达。

具体的，编码器112可以通过有线的方式直接通信连接马达驱控器M2(如图5所示)，或者编码器112上设置无线通信单元，通过无线通信单元与马达驱控器进行无线通信。

当元件被表述“设置在”另一个元件上，它可以固定于另一个元件上，或者相对另一个元件可活动的连接。当一个元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。

本文术语中“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B,可以表示单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型的权利要求书和说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等(如果存在)是用来区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如：包括了一系列步骤或者模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或者模块，而是包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其它步骤或模块。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

需要说明的是，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的结构和模块并不一定是本实用新型所必须的。

以上对本实用新型实施例所提供的机器人的控制装置及机器人进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，不应理解为对本实用新型的限制。本技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种机器人的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：控制单元、主机壳和至少一个无线通信单元；其中，所述控制单元至少包括主控制部；

所述主机壳上设置可通过无线信号的信号通道；

所述主控制部设置在所述主机壳内；

所述主控制部通信连接所述无线通信单元；所述主控制部通过所述信号通道与所述主机壳外进行无线信号传输。

2.根据权利要求1所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述控制单元还包括关节控制部；

所述关节控制部设置在所述机器人的关节上；

所述关节控制部通信连接所述无线通信单元，通过所述关节控制部的无线通信单元与所述主控制部的无线通信单元之间进行无线信号传输。

3.根据权利要求1所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述主控制部包括多个主控制器件；

所述多个主控制器件上分别设置所述无线通信单元，通过所述无线通信单元在所述多个主控制器件之间进行无线信号传输；和/或

所述控制单元还包括关节控制部；所述关节控制部包括多个关节控制器件；

所述多个关节控制器件上分别设置所述无线通信单元，通过所述无线通信单元在所述多个关节控制器件之间进行无线信号传输。

4.根据权利要求1所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述主控制部包括主控制器；和/或

所述控制单元还包括关节控制部；所述关节控制部包括马达驱控器。

5.根据权利要求1或2所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述主机壳由阻碍或减弱所述无线信号穿透的材料制成。

6.根据权利要求1或2所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述信号通道内填塞穿透件；其中，所述穿透件由可被所述无线信号穿透的材料制成。

7.根据权利要求1或2所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述无线通信单元包括接收器和/或发射器。

8.根据权利要求1或2所述的机器人的控制装置，其特征在于，所述无线通信单元为无线网络通信、无线局域网通信、LIFI和/或激光通信单元；其中，所述无线网络通信包括：GPRS、2G、3G、4G和/或5G。

9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：机器人本体和权利要求1-8任一项所述的控制装置；所述机器人本体包括：驱动关节和连接件；所述驱动关节包括马达。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述马达包括编码器；当所述控制单元还包括关节控制部；

所述编码器通信连接所述关节控制部；或

所述编码器上通信连接所述无线通信单元，通过所述编码器的所述无线通信单元与所述关节控制部的无线通信单元进行无线信号传输。

11.根据权利要求9或10所述的机器人，其特征在于，当所述控制单元还包括关节控制部；所述关节控制部设置于所述马达上。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所关节控制部设置在所述马达的端部的电路板上。

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