基于互联网的工业机器人远程控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于互联网的工业机器人远程控制方法，包括：控制模式设计、网络协议选择、网络远程驱动、虚拟现实控制四个步骤，目的是通过互联网对流水生产线上的工业机器人进行远程控制，使其完成相关的生产任务。该发明专利技术采用客户机和服务器C/S控制模式，选择面向连接的传输控制协议TCP传输客户机和服务器之间的远程控制命令，以及利用无连接的用户数据报协议UDP实现图像传输；同时通过网络远程驱动(时间驱动、事件驱动、预测显示等)工业机器人完成相关作业；并且利用虚拟现实控制对工业机器人进行仿真建模，将控制命令序列通过互联网传给远程的工业机器人执行，再将返回的实际执行结果信息通过虚拟的工业机器人仿真模型反映出来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业机器人控制的
，特别涉及一种基于互联网的工业机器人远程控制方法。
技术介绍
工业机器人是一种能在3D空间内完成生产作业的机电一体化自动化生产设备，特别适合于多品种、变批量的柔性生产过程，它对于稳定地提高产品质量、生产效率、更新换代，以及改善劳动条件等起着十分重要的作用。工业机器人经过50多年的发展已经日趋成熟，一批著名的工业机器人公司，例如，瑞典ABBRobotics，日本FANUC、Yaskawa，德国KUKARoboter、美国AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics、意大利COMAU、英国AutoTechRobotics、加拿大JcdInternationalRobotics，以色列RobogroupTek公司等已经开发出了喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等许多种类型或序列的工业机器人，并且已经广泛地应用于冲压、压铸、锻造、加工、焊接、热处理、喷涂、上料、装配、检测、堆垛等作业中。目前，工业机器人产业增长势头非常强劲，工业机器人技术也正朝着结构模块化和可重构化、控制技术开放化和PC化及网络化、伺服驱动技术数字化和分散化、多传感器融合技术实用化、工作环境设计优化、作业柔性化等智能化、模块化、网络化和系统化方向发展。其中，工业机器人的网络化是一个重点方向发展。传统的工业机器人远程控制技术非常复杂，需要建立特殊的操作台，铺设专用的通信线路，因为硬件设备极其昂贵，故使得其没法有效地推广应用。随着IT技术的迅速发展，互联网己经成为世界上信息资源最丰富的计算机公共网络。1993年，由KenGoldberg等连接到互联网上的MercuryProject机器人是全世界第一个基于Web浏览器的机器人远程控制系统。此后，基于互联网的工业机器人远程控制方法成为了重要的研究方向。基于互联网的工业机器人远程控制方法将互联网作为通信媒介，不仅可以对流水生产线上的每台工业机器人进行远程控制，而且还可以摆脱原来的那种专人专机远程控制的束缚及降低成本，这非常有利于工业机器人的推广和应用及普及。互联网的飞速发展给工业机器人远程控制提供了广阔的应用空间，使得对工业机器人的直接操作转化为远程控制。鉴于工业机器人远程控制具有重大的现实意义和广阔的应用前景，美国、日本和欧州等发达各国竞相开发相关的技术。但是，基于互联网的工业机器人远程控制存在时延、稳定、丢包、调度、同步、安全、驱动、仿真、控制等众多问题，急需要有效的互联网控制模式、协议选择、网络驱动、虚拟现实等关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于互联网的工业机器人远程控制方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于互联网的工业机器人远程控制方法，所述远程控制方法包括：步骤S1、控制模式设计，采用客户机和服务器的C/S控制模式，用户登录客户端软件，通过互联网与服务器端通信，并通过服务器端软件控制服务器端的工业机器人；步骤S2、网络协议选择，选择面向连接的传输控制协议TCP传输客户机和服务器之间的远程控制命令，以及利用无连接的用户数据报协议UDP实现图像传输；步骤S3、网络远程驱动，通过时间驱动方式、事件驱动方式、预测显示方式让工业机器人的相关组成部分完成相关作业；步骤S4、虚拟现实控制，利用虚拟现实控制对工业机器人进行仿真建模，将控制命令序列通过互联网传给远程的工业机器人执行，再将返回的实际执行结果信息通过虚拟的工业机器人仿真模型反映出来。进一步地，所述步骤S1、控制模式设计的C/S控制模式采用两层结构系统，其中第一层是在客户机上结合了表示与业务逻辑，第二层是通过网络结合数据库服务器，C/S控制模式将多个复杂网络应用的用户交互界面GUI、业务应用处理和数据库访问及处理相分离，服务器与客户机之间通过消息传递机制进行对话，由客户端发出请求给服务器，服务器进行相应处理后，经传递机制送回客户端。进一步地，所述步步骤S2、网络协议选择具体为：在发送客户机和服务器之间的远程控制命令和状态反馈时均采用面向连接的TCP协议进行传输，服务器通过CCD摄象机获得工业机器人作业现场的视频图像，经由视频采集卡将PAL制式图像转化为24位的帧彩色位图图像，然后将图像送入视频编码解码器，再对图像进行压缩后传输，并且采用无连接的UDP协议实现图像传输。进一步地，所述步骤S3、网络远程驱动具体为：工业机器人的传感器采用时间驱动方式工作，工业机器人的执行器和控制器采用事件驱动方式工作，并且采用随机预测显示方式预测环境和工业机器人的状态，并且显示在操作者的监视器上，操作者通过虚拟现实技术来观察工业机器人的运动行为。进一步地，所述步骤S4、虚拟现实控制具体为：采用预测显示方式进行工业机器人远程控制，利用通过虚拟现实技术来对工业机器人进行建模，并仿真实际工业机器人的运行，验证无误后再将控制命令序列传给实体工业机器人执行，并将返回的实际执行信息通过虚拟的工业机器人模型反映出来。进一步地，所述工业机器人远程控制方法的操作方式包括单关节控制和整体控制，其中，在所述单关节控制的操作方式中，操作者先通过操作控制端选定仿真模型或实体工业机器人的某个关节，并使用该操作控制端调整选定关节的旋转角度，通过对一组关节的旋转角度逐个调整，操作者得以控制工业机器人完成某个特定的任务；在所述整体控制的操作方式中，操作者针对工业机器人的机械手进行控制，操作者通过控制机械手向上、向下、伸出、缩回、正向平移、逆向平移六个方向移动来驱动工业机器人完成指定的动作，此控制方式中各个关节的参数均通过逆向运动学方程计算得到，其中，单关节控制和整体控制在操作过程中支持实时切换。进一步地，所述工业机器人远程控制方法包括本地仿真模式和远程控制模式，在所述本地仿真模式下，客户端未连接到服务器，通过本地仿真模式对模拟器中的工业机器人进行模拟控制，以练习对工业机器人的各种操作，所述本地仿真模式下的各种行为和实体工业机器人完全相同，所有对本地工业机器人进行的各种操作可直接应用于实体工业机器人之上；在所述远程控制模式下，客户端连接至服务器，通过互联网对服务器端的工业机器人进行远程控制，用户所有的操作均通过互联网传送到服务器端，本地工业机器人仿真模型的状态从实体工业机器人中实时读取，并从服务器传回客户端。进一步地，所述工业机器人远程控制方法支持操作过程录制与播放，在选择录制轨迹功能之后，操作者可以将操作过程中工业机器人的运动轨迹保存下来，在后继的操作中将保存下来的运动轨迹播放出来，并重复执行先前保存的对工业机器人各种操作，操作者同时可以选择将操作轨迹保存到文件以待下次执行应用程序时再重新从文件调入。进一步地，所述工业机器人远程控制方法支持实时视频反馈，在远程控制模式中连接到服务器主机上的CCD摄像头会将工业机器人的实时视频信息通过互联网传送至客户端界面；所述工业机器人远程控制方法支持视频/仿真窗口切换，在远程控制模式的初始界面中，操作者通过对仿真模型的状态反馈来实时监控工业机器人的当前状态，此时视频窗口起辅助监控作用，用户可以通过窗口切换功能将视频窗口切换为主要观测界面，此时仿真模型窗口起辅助观测作用；所述工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述远程控制方法包括：步骤S1、控制模式设计，采用客户机和服务器的C/S控制模式，用户登录客户端软件，通过互联网与服务器端通信，并通过服务器端软件控制服务器端的工业机器人；步骤S2、网络协议选择，选择面向连接的传输控制协议TCP传输客户机和服务器之间的远程控制命令，以及利用无连接的用户数据报协议UDP实现图像传输；步骤S3、网络远程驱动，通过时间驱动方式、事件驱动方式、预测显示方式让工业机器人的相关组成部分完成相关作业；步骤S4、虚拟现实控制，利用虚拟现实控制对工业机器人进行仿真建模，将控制命令序列通过互联网传给远程的工业机器人执行，再将返回的实际执行结果信息通过虚拟的工业机器人仿真模型反映出来。

【技术特征摘要】
1.一种基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述远程控制方法包括：步骤S1、控制模式设计，采用客户机和服务器的C/S控制模式，用户登录客户端软件，通过互联网与服务器端通信，并通过服务器端软件控制服务器端的工业机器人；步骤S2、网络协议选择，选择面向连接的传输控制协议TCP传输客户机和服务器之间的远程控制命令，以及利用无连接的用户数据报协议UDP实现图像传输；步骤S3、网络远程驱动，通过时间驱动方式、事件驱动方式、预测显示方式让工业机器人的相关组成部分完成相关作业；步骤S4、虚拟现实控制，利用虚拟现实控制对工业机器人进行仿真建模，将控制命令序列通过互联网传给远程的工业机器人执行，再将返回的实际执行结果信息通过虚拟的工业机器人仿真模型反映出来。2.根据权利要求1所述的基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述步骤S1、控制模式设计的C/S控制模式采用两层结构系统，其中第一层是在客户机上结合了表示与业务逻辑，第二层是通过网络结合数据库服务器，C/S控制模式将多个复杂网络应用的用户交互界面GUI、业务应用处理和数据库访问及处理相分离，服务器与客户机之间通过消息传递机制进行对话，由客户端发出请求给服务器，服务器进行相应处理后，经传递机制送回客户端。3.根据权利要求1所述的基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述步骤S2、网络协议选择具体为：在发送客户机和服务器之间的远程控制命令和状态反馈时均采用面向连接的TCP协议进行传输，服务器通过CCD摄象机获得工业机器人作业现场的视频图像，经由视频采集卡将PAL制式图像转化为24位的帧彩色位图图像，然后将图像送入视频编码解码器，再对图像进行压缩后传输，并且采用无连接的UDP协议实现图像传输。4.根据权利要求1所述的基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述步骤S3、网络远程驱动具体为：工业机器人的传感器采用时间驱动方式工作，工业机器人的执行器和控制器采用事件驱动方式工作，并且采用随机预测显示方式预测环境和工业机器人的状态，并且显示在操作者的监视器上，操作者通过虚拟现实技术来观察工业机器人的运动行为。5.根据权利要求1所述的基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述步骤S4、虚拟现实控制具体为：采用预测显示方式进行工业机器人远程控制，利用通过虚拟现实技术来对工业机器人进行建模，并仿真实际工业机器人的运行，验证无误后再将控制命令序列传给实体工业机器人执行，并将返回的实际执行信息通过虚拟的工业机器人模型反映出来。6.根据权利要求1所述的基于互联网的工业机器人远程控制方法，其特征在于，所述工业机器人远程控制方法的操作方式包括单关节控制和整体控制，其中，在所述单关节控制的操作方式中，操作者...

【专利技术属性】
技术研发人员：江文辉，肖南峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44