本發(fā)明涉及一種機器人示教器，尤其是一種基于腳本和插件的可擴展機器人示教器。

背景技術：

工業(yè)機器人指的是在控制下智能完成預設工作的多關節(jié)或者多自由度的機器裝備。工業(yè)機器人相比于人，具備成本低，效率高，可以克服惡劣環(huán)境等優(yōu)點。目前，工業(yè)機器人已經(jīng)在汽車制造，電子，橡膠塑料，軍工，航天制造，食品工業(yè)，醫(yī)藥設備，金屬制品等領域得到應用。

工業(yè)機器人包括三個部分：機器人本體、控制器和示教器。示教器是人機交互設備，監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，以及收發(fā)控制指令。面對機器人的多應用領域，多工作方式和用戶的需求多樣化，需要開發(fā)多個版本的示教器程序。示教器軟件的開發(fā)效率較低，軟件版本多，難以管理，并且不能及時滿足用戶需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有的示教器通用性差，難以滿足不同版本之間的普適應用，軟件升級效率低，可擴展性差。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于腳本和插件的可擴展機器人示教器，包括基礎模塊和插件庫模塊；

基礎模塊，用于以腳本文件的形式添加或修改插件庫模塊中的各個功能插件，并與機器人控制器進行指令和狀態(tài)通信；

插件庫模塊，用于為基礎模塊提供一個或多個功能插件。

作為本發(fā)明的進一步限定方案，基礎模塊包括通信子模塊、腳本初始化子模塊、主界面子模塊、指令收發(fā)子模塊以及狀態(tài)顯示子模塊；

通信子模塊，用于與機器人控制器建立通信和心跳監(jiān)測，并定時獲取機器人控制器的運行狀態(tài)；

腳本初始化子模塊，用于配置腳本文件的運行環(huán)境，注冊函數(shù)到腳本文件的運行環(huán)境中，從而在腳本文件中調用注冊的函數(shù)實現(xiàn)功能插件的加載，同時還連接功能插件與機器人控制器的信號和槽，實現(xiàn)功能插件與機器人控制器的函數(shù)調用；

主界面子模塊，用于提供通信子模塊和腳本初始化子模塊的接口，并讀取各個功能插件的腳本文件；

指令收發(fā)子模塊，用于設置示教指令并將示教指令發(fā)送給機器人控制器，或者接受機器人控制器發(fā)送的反饋指令，并解析出反饋指令的內容；

狀態(tài)顯示子模塊，用于在主界面子模塊上刷新顯示機器人控制器的運行狀態(tài)。

作為本發(fā)明的進一步限定方案，功能插件為基礎功能插件和/或自定義功能插件。

作為本發(fā)明的進一步限定方案，基礎功能插件為工程管理插件、程序編輯插件和/或數(shù)據(jù)管理插件。

本發(fā)明的有益效果在于：采用基礎模塊和插件庫模塊的組合配合，增強了示教器軟件的開發(fā)靈活度，降低開發(fā)工作量；采用自定義功能插件能夠讓用戶自己開發(fā)功能包，增強了示教器的使用靈活性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的示教器整體框架；

圖2為本發(fā)明的示教器基礎模塊組成；

圖3為本發(fā)明的自定義功能插件創(chuàng)建流程；

圖4為本發(fā)明的插件通信機制。

具體實施方式

如圖1-3所示，本發(fā)明公開的基于腳本和插件的可擴展機器人示教器，包括基礎模塊和插件庫模塊；

基礎模塊，用于以腳本文件的形式添加或修改插件庫模塊中的各個功能插件，并與機器人控制器進行指令和狀態(tài)通信，將用戶需要的狀態(tài)顯示到主界面上或者插件上。

插件庫模塊，用于為基礎模塊提供一個或多個功能插件。

基礎模塊包括通信子模塊、腳本初始化子模塊、主界面子模塊、指令收發(fā)子模塊以及狀態(tài)顯示子模塊；

通信子模塊，用于與機器人控制器建立通信和心跳監(jiān)測，并定時獲取機器人控制器的運行狀態(tài)；

腳本初始化子模塊，用于配置腳本文件的運行環(huán)境，注冊函數(shù)到腳本文件的運行環(huán)境中，從而在腳本文件中調用注冊的函數(shù)實現(xiàn)功能插件的加載，同時還連接功能插件與機器人控制器的信號和槽，實現(xiàn)功能插件與機器人控制器的函數(shù)調用；

主界面子模塊，用于提供通信子模塊和腳本初始化子模塊的接口，并讀取各個功能插件的腳本文件；

指令收發(fā)子模塊，用于設置示教指令并將示教指令發(fā)送給機器人控制器，或者接受機器人控制器發(fā)送的反饋指令，并解析出反饋指令的內容；

狀態(tài)顯示子模塊，用于在主界面子模塊上刷新顯示機器人控制器的運行狀態(tài)。

功能插件為基礎功能插件和/或自定義功能插件；基礎功能插件為工程管理插件、程序編輯插件和/或數(shù)據(jù)管理插件。

本發(fā)明公開的基于腳本和插件的可擴展機器人示教器，采用基礎模塊加功能插件的軟件架構開發(fā)示教器，并采用腳本文件靈活添加，修改功能插件和機器人指令，狀態(tài)?；A模塊為最基本的示教器軟件包，具備加載各功能插件，與控制器通信，設置和顯示控制器狀態(tài)和命令的功能?；A模塊還提供系統(tǒng)狀態(tài)，數(shù)據(jù)管理類的指針給所有功能插件。采用腳本文件靈活配置功能插件，指令和狀態(tài)，是在腳本中通過函數(shù)實現(xiàn)功能插件的加載，功能插件之間的通信，動態(tài)配置指令和狀態(tài)結構。示教器升級或者用戶自己開發(fā)，只需要開發(fā)功能插件，并在狀態(tài)腳本和指令腳本中添加就可以實現(xiàn)示教器升級。

如圖1和2所示，示教器由基礎模塊和功能插件組成?；A程序包括通信子模塊、腳本初始化子模塊、主界面子模塊、指令收發(fā)子模塊以及狀態(tài)顯示子模塊。

主界面子模塊用于搭建基本的程序框架，可以提供和通信模塊的接口和腳本接口，讀取腳本文件，并且動態(tài)顯示界面。

通信子模塊用于建立通信和心跳監(jiān)測，定時獲取控制器狀態(tài)，收發(fā)指令。

腳本初始化子模塊用于配置腳本運行環(huán)境，注冊需要的函數(shù)到腳本環(huán)境中，在腳本中可以調用注冊的函數(shù)，實現(xiàn)插件的加載，連接插件與主程序的信號和槽，實現(xiàn)插件與主程序的函數(shù)調用。

指令收發(fā)子模塊，用于設置示教指令格式，并將示教指令發(fā)送給控制器，或者接受控制器發(fā)送的反饋指令，并解析出反饋指令的內容；示教指令和反饋指令均可以通過腳本文件動態(tài)添加或修改。

狀態(tài)顯示子模塊，用于顯示系統(tǒng)各個狀態(tài)，將關鍵狀態(tài)和主界面子模塊連接，刷新狀態(tài)信息。

本發(fā)明采用的插件開發(fā)示教器程序的方式，相當于將整個示教器程序作為一個整體，更加便于開發(fā)和維護，而且在不需要動原示教器程序的基礎上，可以自定義插件，放到示教器程序中。插件開發(fā)首先需要讓應用程序感知插件。插件就是實現(xiàn)了一個或者多個接口的動態(tài)庫。接口就是由專有的純虛函數(shù)組成的類。這些純虛函數(shù)實現(xiàn)了基礎程序和插件的通信。因此要實現(xiàn)插件，首先需要讓基礎程序能夠利用接口來使用插件。然后再創(chuàng)建插件。然后再為基礎模塊創(chuàng)建接口類。接口類必須包含一個純虛析構函數(shù)，再根據(jù)基礎程序的需求，添加多個純虛函數(shù)。這些純虛函數(shù)實現(xiàn)插件和主程序的通信。最后使用Q_DECLARE_INTERFACE()宏使這個接口與一個關聯(lián)符聯(lián)系起來。

自定義功能插件的創(chuàng)建流程如圖3所示，插件就是上面定義的接口類子類。在插件中實現(xiàn)接口類中定義的虛函數(shù)。在用Qt創(chuàng)建庫工程后，需要修改文件。首先就是修改頭文件，插件類必須繼承接口文件，為繼承的接口使用Q_INTERFACE()宏。并聲明接口函數(shù)，在cpp文件中實現(xiàn)接口函數(shù)，在cpp文件最后加上Q_EXPORT_PLUGIN2()，讓插件可以被應用程序使用。接口函數(shù)實現(xiàn)主程序和插件的通信，將主程序中的系統(tǒng)狀態(tài)指針傳遞給插件，插件也可以將插件中的指針傳遞給主程序。另一個實現(xiàn)插件通信的方式是Qt的信號和槽機制，如圖4所示。各插件提供出各自的信號和槽，用戶只需要在腳本文件中connect信號和槽實現(xiàn)通信。編譯共享庫后會生成一個庫文件，將庫文件拷貝到主程序所在目錄下使用。示教器程序會被分成多個插件，包括工程管理插件、程序編輯插件、數(shù)據(jù)管理插件等。工程管理插件用于顯示，編輯當前系統(tǒng)下的所有工程。程序編輯界面用于顯示被加載的程序的指令列表，并且可以對指令進行編輯，查看。數(shù)據(jù)管理插件用于顯示，編輯當前工程下的所有變量。接口文件和Qt的信號和槽機制是實現(xiàn)插件通信的關鍵技術。

本發(fā)明中，腳本和插件結合是示教器的關鍵技術，插件的加載，信號和槽的連接，狀態(tài)和指令的編輯都在腳本插件中完成。插件的加載其實是在主程序中實現(xiàn)的，但是在腳本中調用的。在調用之前，必須先在主程序中寫好調用插件的接口，將接口函數(shù)注冊到腳本環(huán)境中，就可以在腳本文件中調用出程序中注冊的函數(shù)，注冊函數(shù)可以傳遞參數(shù)。

在進行腳本配置系統(tǒng)狀態(tài)和指令時，在腳本文件中定義好機器人系統(tǒng)的狀態(tài)結構。啟動程序后，控制器會按照腳本中定義的結構發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)給示教器，示教器在接收到狀態(tài)后，讀取腳本文件，得到狀態(tài)的解析方法，依次解析出所有狀態(tài)。采用這樣的方式，只需要修改腳本文件就可以靈活的添加，刪除或者修改系統(tǒng)狀態(tài)，對示教器后期的升級非常的方便。同樣，也可以在腳本文件中定義指令，示教器或者控制器發(fā)送指令按照腳本定義的參數(shù)順序發(fā)送參數(shù)，解析也按照腳本定義的結構解析參數(shù)，實現(xiàn)控制器和示教器的指令收發(fā)。在這里根據(jù)狀態(tài)腳本解析出狀態(tài)是個比較復雜的過程。本發(fā)明采用的方法是，根據(jù)腳本中表的定義以及嵌套關系，創(chuàng)建Qmap,map的鍵是各元素的關鍵字，map的值是一個結構體，結構體中包含當前元素的地址信息，類型信息等。在程序中根據(jù)數(shù)據(jù)管理類提供的getValue接口，傳入關鍵字參數(shù)，就可以獲得想要的狀態(tài)信息。指令的處理方式和狀態(tài)類似。