專利名稱：多自由度機器人無線控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人自動控制系統(tǒng)，特別是涉及一種機器人無線控制系統(tǒng)，屬于機器人控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技與經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，機器人技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注，與此同時，對于機器人控制方法與系統(tǒng)的要求也愈來愈高。電機控制技術(shù)是伺服驅(qū)動控制的核心技術(shù)，也是實現(xiàn)機器人系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)。在傳統(tǒng)的機器人控制方法中采用的是點對點的線纜式信號傳輸控制方式，此種傳輸方式在傳統(tǒng)的簡單工業(yè)機器人控制系統(tǒng)中曾經(jīng)表現(xiàn)出簡單可靠的優(yōu)勢，但是隨著機器人控制系統(tǒng)的復雜化多元化發(fā)展，此種控制方式已經(jīng)表現(xiàn)出明顯的故障率高、施工不便、控制不穩(wěn)定以及維護困難等難題。無線網(wǎng)絡(luò)作為有線網(wǎng)絡(luò)的補充，近些年來來發(fā)展迅速，無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成功推廣，針對M2M應用的無線技術(shù)也日益成熟可靠，但還未見其具體應用于多自由度機器人的控制方面。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種多自由度機器人無線控制系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)線纜信號傳輸方式的不足，利用無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)機器人上控制器與各個驅(qū)動器、監(jiān)測單元之間的實時通訊的方法，使系統(tǒng)更加安全，可靠，系統(tǒng)架構(gòu)擴展能力顯著增強。為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種多自由度機器人無線控制系統(tǒng)，包括中央控制單元、輸入輸出系統(tǒng)和機器人的不同手臂上獨立運行的一系列機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元組成，機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元由電機驅(qū)動器、電機和監(jiān)測模塊構(gòu)成，在同一機器人手臂機械關(guān)節(jié)上，電機根據(jù)電機驅(qū)動器的運動指令實時實現(xiàn)所在的機器人手臂機械關(guān)節(jié)的運動或停止，監(jiān)測模塊監(jiān)視所在機器人手臂機械關(guān)節(jié)上的電機的實時運轉(zhuǎn)情況，并測量采集電機的實時運轉(zhuǎn)信息，中央控制單元由中央控制模塊和對應的專用無線模塊組成，輸入輸出系統(tǒng)主要由控制面板和對應的專用無線模塊組成，各機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元分別帶有另外的專用無線模塊，各無線模塊連接組建無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個無線模塊獨立運算并主動搜索網(wǎng)絡(luò)信息，使輸入輸出系統(tǒng)與中央控制單元之間、中央控制單元與各個機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元之間、輸入輸出系統(tǒng)與機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元之間實現(xiàn)信息交換，控制面板實現(xiàn)操作者對機器人的啟動暫停請求和任務(wù)的指令信息輸入，并將指令信息經(jīng)過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳遞至中央控制模塊，中央控制模塊通過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實時采集各個機器人的不同手臂機械關(guān)節(jié)的運動信息，并收集來自控制面板的指令信息，經(jīng)過計算處理后，形成運行指令再通過其專用的無線模塊經(jīng)由無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給各個機器人手臂機械關(guān)節(jié)上的電機驅(qū)動器，監(jiān)測模塊將測量采集電機的實時運轉(zhuǎn)信息通過對應的無線模塊經(jīng)由無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，反饋至中央控制模塊。作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，上述輸入輸出系統(tǒng)還包括顯示器，控制面板向中央控制模塊發(fā)送請求顯示多自由度手臂的各個機械關(guān)節(jié)的機械運動情況和當前任務(wù)執(zhí)行進度的信息，中央控制模塊通過其專用的無線模塊經(jīng)由無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給顯示器進行顯示。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點: 本發(fā)明針對傳統(tǒng)線纜信號傳輸方式的不足，利用無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)機器人上控制
器與各個驅(qū)動器、監(jiān)測單元之間的實時通訊，使機器人手臂關(guān)節(jié)運行的故障率顯著降低，使機器人施工和維護更加方便，控制更加穩(wěn)定，尤其適用于復雜化多元化的多自由度機器人的智能控制。


圖1為本發(fā)明實施例一多自由度機器人無線控制系統(tǒng)信號連接關(guān)系示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
實施例一:
在本實施例中，參見圖1，一種多自由度機器人無線控制系統(tǒng)，包括中央控制單元2、輸入輸出系統(tǒng)I和機器人的不同手臂上獨立運行的一系列機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3組成，機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3由電機驅(qū)動器7、電機8和監(jiān)測模塊9構(gòu)成，在同一機器人手臂機械關(guān)節(jié)上，電機8根據(jù)電機驅(qū)動器7的運動指令實時實現(xiàn)所在的機器人手臂機械關(guān)節(jié)的運動或停止，監(jiān)測模塊9監(jiān)視所在機器人手臂機械關(guān)節(jié)上的電機8的實時運轉(zhuǎn)情況，并測量采集電機8的實時運轉(zhuǎn)信息，其特征在于:中央控制單元2由中央控制模塊6和對應的專用無線模塊4組成，輸入輸出系統(tǒng)I主要由控制面板5和對應的專用無線模塊4組成，各機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3也分別帶有另外的專用無線模塊4，各無線模塊4連接組建無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個無線模塊4獨立運算并主動搜索網(wǎng)絡(luò)信息，使無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)輸入輸出系統(tǒng)I與中央控制單元2之間、中央控制單元2與各個機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3之間、輸入輸出系統(tǒng)I與機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3之間的信息交換，控制面板5實現(xiàn)操作者對機器人的啟動暫停請求和任務(wù)的指令信息輸入，并將指令信息經(jīng)過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳遞至中央控制模塊6，中央控制模塊6通過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實時采集各個機器人的不同手臂機械關(guān)節(jié)的運動信息，并收集來自控制面板5的指令信息，經(jīng)過計算處理后，形成運行指令再通過其專用的無線模塊4經(jīng)由無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給各個機器人手臂機械關(guān)節(jié)上的電機驅(qū)動器7，監(jiān)測模塊9將測量采集電機8的實時運轉(zhuǎn)信息通過對應的無線模塊4經(jīng)由無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，反饋至中央控制模塊6。在本實施例中，參見圖1，多自由度機器人無線控制系統(tǒng)包括皆帶有無線模塊4的輸入輸出系統(tǒng)1、中央控制單元2和由多個機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3組成的多自由度手臂。其中中央控制模塊6是一個具有一定信息處理能力和數(shù)據(jù)存儲功能的高級子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)通過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實時采集各個機器人手臂機械關(guān)節(jié)運動信息，并收集來自控制面板5的請求與任務(wù)，通過計算形成運動指令后，發(fā)送各個機器人手臂機械關(guān)節(jié)，從而驅(qū)動各個機器人手臂機械關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運行，完成相應動作。 本實施例的工作原理是:
由控制面板5啟動多自由度機器人后，中央控制單元2和由若干機械關(guān)節(jié)組成的多自由度手臂的機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元3都進入帶電狀態(tài)，此時監(jiān)測模塊9已經(jīng)監(jiān)測到機器人處于等待命令狀態(tài)并將該狀態(tài)反饋至控制面板5。由控制面板5輸入新任務(wù)后，任務(wù)被解釋并通過多個無線模塊4組建的無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由發(fā)送至中央控制模塊6，中央控制模塊6計算、規(guī)劃機器人手臂上各個機械關(guān)節(jié)的運動后，通過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將控制命令發(fā)送至各個機械關(guān)節(jié)上的電機驅(qū)動器7，各個電機驅(qū)動器7在獲得運動命令后，直接向電機8發(fā)送相應的運動指令。機器人手臂上各個機械關(guān)節(jié)的運動協(xié)同完成新任務(wù)，監(jiān)測模塊9監(jiān)視了整個過程中包括電機8運轉(zhuǎn)情況在內(nèi)的各種狀態(tài)并實時通過無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)反饋至控制面板5和中央控制模塊6，控制面板5會將部分或全部呈遞給任務(wù)定制者或機器調(diào)試人員，中央控制模塊6分析所獲得的各個機械關(guān)節(jié)、電機8的實時狀態(tài)并選擇性保存信肩、O實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，輸入輸出系統(tǒng)I還包括顯示器，控制面板5向中央控制模塊6發(fā)送請求顯示多自由度手臂的各個機械關(guān)節(jié)的機械運動情況和當前任務(wù)執(zhí)行進度信息，中央控制模塊6通過其專用的無線模塊4經(jīng)由無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給顯示器進行顯示，實現(xiàn)人與機器人的人機交互功能，使操作更加便捷。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明多自由度機器人無線控制系統(tǒng)的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種多自由度機器人無線控制系統(tǒng)，包括中央控制單兀(2)、輸入輸出系統(tǒng)(I)和機器人的不同手臂上獨立運行的一系列機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元(3)組成，所述機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元(3)由電機驅(qū)動器(7)、電機(8)和監(jiān)測模塊(9)構(gòu)成，在同一機器人手臂機械關(guān)節(jié)上，所述電機(8)根據(jù)所述電機驅(qū)動器(7)的運動指令實時實現(xiàn)所在的機器人手臂機械關(guān)節(jié)的運動或停止，所述監(jiān)測模塊(9)監(jiān)視所在機器人手臂機械關(guān)節(jié)上的所述電機(8)的實時運轉(zhuǎn)情況，并測量采集所述電機(8)的實時運轉(zhuǎn)信息，其特征在于:所述中央控制單元(2)由中央控制模塊(6)和對應的專用無線模塊(4)組成，所述輸入輸出系統(tǒng)(I)主要由控制面板(5)和對應的專用無線模塊(4)組成，各所述機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元(3)也分別帶有另外的專用無線模塊(4)，各所述無線模塊(4)連接組建無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個無線模塊(4)獨立運算并主動搜索網(wǎng)絡(luò)信息，使所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)所述輸入輸出系統(tǒng)(I)與所述中央控制單元(2)之間、中央控制單元(2)與各個機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元(3)之間、輸入輸出系統(tǒng)(I)與機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元(3)之間的信息交換，所述控制面板(5)實現(xiàn)操作者對機器人的啟動暫停請求和任務(wù)的指令信息輸入，并將指令信息經(jīng)過所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳遞至所述中央控制模塊(6)，所述中央控制模塊(6)通過所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實時采集各個機器人的不同手臂機械關(guān)節(jié)的運動信息，并收集來自所述控制面板(5)的指令信息，經(jīng)過計算處理后，形成運行指令再通過其專用的無線模塊(4)經(jīng)由所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給各個機器人手臂機械關(guān)節(jié)上的電機驅(qū)動器(7 )，所述監(jiān)測模塊(9 )將測量采集所述電機(8 )的實時運轉(zhuǎn)信息通過對應的所述無線模塊(4)經(jīng)由所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，反饋至所述中央控制模塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度機器人無線控制系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入輸出系統(tǒng)(I)還包括顯示器，所述控制面板(5 )向中央控制模塊(6 )發(fā)送請求顯示多自由度手臂的各個機械關(guān)節(jié)的機械運動情況和當前任務(wù)執(zhí)行進度信息，所述中央控制模塊(6)通過其專用的無線模塊(4)經(jīng)由所述無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給所述顯示器進行顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多自由度機器人無線控制系統(tǒng)，包括皆帶有專用無線模塊的中央控制單元、輸入輸出系統(tǒng)和機器人的不同手臂上獨立運行的一系列機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元組成，各無線模塊連接組建無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于無線移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個無線模塊獨立運算并主動搜索網(wǎng)絡(luò)信息，使輸入輸出系統(tǒng)與中央控制單元之間、中央控制單元與各個機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元之間、輸入輸出系統(tǒng)與機械關(guān)節(jié)動作執(zhí)行子單元之間實現(xiàn)信息交換。本發(fā)明針對傳統(tǒng)線纜信號傳輸方式的不足，利用無線移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)機器人上控制器與各個驅(qū)動器、監(jiān)測單元之間的實時通訊的方法，使系統(tǒng)更加安全，可靠，系統(tǒng)架構(gòu)擴展能力顯著增強。
文檔編號B25J13/08GK103170977SQ20131010633
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者鮑晟, 肖森斌, 何永義, 郭帥, 王永波 申請人:上海大學