專利名稱：多自由度機(jī)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(jī)器人自動(dòng)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種機(jī)器人無線控制系統(tǒng)，屬于機(jī)器人控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技與經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注，與此同時(shí)，對(duì)于機(jī)器人控制方法與系統(tǒng)的要求也愈來愈高。電機(jī)控制技術(shù)是伺服驅(qū)動(dòng)控制的核心技術(shù)，也是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。在傳統(tǒng)的機(jī)器人控制方法中采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜式信號(hào)傳輸控制方式，此種傳輸方式在傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中曾經(jīng)表現(xiàn)出簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)勢(shì)，但是隨著機(jī)器人控制系統(tǒng)的復(fù)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(hù)困難等難題。無線網(wǎng)絡(luò)作為有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，近些年來來發(fā)展迅速，無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成功推廣，針對(duì)M2M應(yīng)用的無線技術(shù)也日益成熟可靠，但還未見其具體應(yīng)用于多自由度機(jī)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(jī)器人無線控制系統(tǒng)，針對(duì)傳統(tǒng)線纜信號(hào)傳輸方式的不足，利用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上控制器與各個(gè)驅(qū)動(dòng)器、監(jiān)測(cè)單元之間的實(shí)時(shí)通訊的方法，使系統(tǒng)更加安全，可靠，系統(tǒng)架構(gòu)擴(kuò)展能力顯著增強(qiáng)。為達(dá)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(jī)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(jī)器人的不同手臂上獨(dú)立運(yùn)行的一系列機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元組成，機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和監(jiān)測(cè)模塊構(gòu)成，在同一機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上，電機(jī)根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)指令實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)所在的機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)或停止，監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)視所在機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上的電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并測(cè)量采集電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)信息，中央控制單元由中央控制模塊和對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的專用無線模塊組成，各機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)無線模塊獨(dú)立運(yùn)算并主動(dòng)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(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元之間、輸入輸出系統(tǒng)與機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元之間實(shí)現(xiàn)信息交換，控制面板實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)機(jī)器人的啟動(dòng)暫停請(qǐng)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(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各個(gè)機(jī)器人的不同手臂機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息，并收集來自控制面板的指令信息，經(jīng)過計(jì)算處理后，形成運(yùn)行指令再通過其專用的無線模塊經(jīng)由無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給各個(gè)機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，監(jiān)測(cè)模塊將測(cè)量采集電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)信息通過對(duì)應(yīng)的無線模塊經(jīng)由無線移動(dòng)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(qǐng)求顯示多自由度手臂的各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況和當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行進(jìn)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給顯示器進(jìn)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(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn): 本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)線纜信號(hào)傳輸方式的不足，利用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上控制
器與各個(gè)驅(qū)動(dòng)器、監(jiān)測(cè)單元之間的實(shí)時(shí)通訊，使機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)運(yùn)行的故障率顯著降低，使機(jī)器人施工和維護(hù)更加方便，控制更加穩(wěn)定，尤其適用于復(fù)雜化多元化的多自由度機(jī)器人的智能控制。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一多自由度機(jī)器人無線控制系統(tǒng)信號(hào)連接關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下:
實(shí)施例一:
在本實(shí)施例中，參見圖1，一種多自由度機(jī)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(jī)器人的不同手臂上獨(dú)立運(yùn)行的一系列機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元3組成，機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元3由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7、電機(jī)8和監(jiān)測(cè)模塊9構(gòu)成，在同一機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上，電機(jī)8根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7的運(yùn)動(dòng)指令實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)所在的機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)或停止，監(jiān)測(cè)模塊9監(jiān)視所在機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上的電機(jī)8的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并測(cè)量采集電機(jī)8的實(shí)時(shí)運(yùn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的專用無線模塊4組成，各機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)無線模塊4獨(dú)立運(yùn)算并主動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)信息，使無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)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(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元3之間、輸入輸出系統(tǒng)I與機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元3之間的信息交換，控制面板5實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)機(jī)器人的啟動(dòng)暫停請(qǐng)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(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各個(gè)機(jī)器人的不同手臂機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息，并收集來自控制面板5的指令信息，經(jīng)過計(jì)算處理后，形成運(yùn)行指令再通過其專用的無線模塊4經(jīng)由無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給各個(gè)機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7，監(jiān)測(cè)模塊9將測(cè)量采集電機(jī)8的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)信息通過對(duì)應(yīng)的無線模塊4經(jīng)由無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，反饋至中央控制模塊6。在本實(shí)施例中，參見圖1，多自由度機(jī)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(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)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(gè)具有一定信息處理能力和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的高級(jí)子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)通過無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各個(gè)機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信息，并收集來自控制面板5的請(qǐng)求與任務(wù)，通過計(jì)算形成運(yùn)動(dòng)指令后，發(fā)送各個(gè)機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)，從而驅(qū)動(dòng)各個(gè)機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)行，完成相應(yīng)動(dòng)作。 本實(shí)施例的工作原理是:
由控制面板5啟動(dòng)多自由度機(jī)器人后，中央控制單元2和由若干機(jī)械關(guān)節(jié)組成的多自由度手臂的機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元3都進(jìn)入帶電狀態(tài)，此時(shí)監(jiān)測(cè)模塊9已經(jīng)監(jiān)測(cè)到機(jī)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(gè)無線模塊4組建的無線移動(dòng)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(jì)算、規(guī)劃?rùn)C(jī)器人手臂上各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)后，通過無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將控制命令發(fā)送至各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7，各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7在獲得運(yùn)動(dòng)命令后，直接向電機(jī)8發(fā)送相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)指令。機(jī)器人手臂上各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)協(xié)同完成新任務(wù)，監(jiān)測(cè)模塊9監(jiān)視了整個(gè)過程中包括電機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)情況在內(nèi)的各種狀態(tài)并實(shí)時(shí)通過無線移動(dòng)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(huì)將部分或全部呈遞給任務(wù)定制者或機(jī)器調(diào)試人員，中央控制模塊6分析所獲得的各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)、電機(jī)8的實(shí)時(shí)狀態(tài)并選擇性保存信肩、O實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于:
在本實(shí)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(qǐng)求顯示多自由度手臂的各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況和當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行進(jìn)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給顯示器進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人的人機(jī)交互功能，使操作更加便捷。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)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(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)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(jī)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(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多自由度機(jī)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(jī)器人的不同手臂上獨(dú)立運(yùn)行的一系列機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元(3)組成，所述機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元(3)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(7)、電機(jī)(8)和監(jiān)測(cè)模塊(9)構(gòu)成，在同一機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上，所述電機(jī)(8)根據(jù)所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(7)的運(yùn)動(dòng)指令實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)所在的機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)或停止，所述監(jiān)測(cè)模塊(9)監(jiān)視所在機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上的所述電機(jī)(8)的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并測(cè)量采集所述電機(jī)(8)的實(shí)時(shí)運(yùn)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的專用無線模塊(4)組成，各所述機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于所述無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)無線模塊(4)獨(dú)立運(yùn)算并主動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)信息，使所述無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)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(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元(3)之間、輸入輸出系統(tǒng)(I)與機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元(3)之間的信息交換，所述控制面板(5)實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)機(jī)器人的啟動(dòng)暫停請(qǐng)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(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各個(gè)機(jī)器人的不同手臂機(jī)械關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息，并收集來自所述控制面板(5)的指令信息，經(jīng)過計(jì)算處理后，形成運(yùn)行指令再通過其專用的無線模塊(4)經(jīng)由所述無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給各個(gè)機(jī)器人手臂機(jī)械關(guān)節(jié)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(7 )，所述監(jiān)測(cè)模塊(9 )將測(cè)量采集所述電機(jī)(8 )的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)信息通過對(duì)應(yīng)的所述無線模塊(4)經(jīng)由所述無線移動(dòng)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(jī)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(qǐng)求顯示多自由度手臂的各個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況和當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行進(jìn)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)送給所述顯示器進(jìn)行顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多自由度機(jī)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(jī)器人的不同手臂上獨(dú)立運(yùn)行的一系列機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元組成，各無線模塊連接組建無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，位于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個(gè)無線模塊獨(dú)立運(yùn)算并主動(dòng)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(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元之間、輸入輸出系統(tǒng)與機(jī)械關(guān)節(jié)動(dòng)作執(zhí)行子單元之間實(shí)現(xiàn)信息交換。本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)線纜信號(hào)傳輸方式的不足，利用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上控制器與各個(gè)驅(qū)動(dòng)器、監(jiān)測(cè)單元之間的實(shí)時(shí)通訊的方法，使系統(tǒng)更加安全，可靠，系統(tǒng)架構(gòu)擴(kuò)展能力顯著增強(qiáng)。
文檔編號(hào)B25J13/08GK103170977SQ20131010633
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海大學(xué)