一种基于K64‑MCU的交互式机器人控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于K64‑MCU的交互式机器人控制系统，包括PC机；交互式机器人，用于根据交互式机器人控制器的控制，利用携带的工具执行相应的任务；示教器，用于人工通过所述示教器操作，将需要交互式机器人完成的任务进行人工示教；光耦合器，用于在所有部件之间进行信号隔离；交互式机器人控制器，所述交互式机器人控制器的控制芯片采用Cortex‑M4内核的K64‑MCU芯片。本发明专利技术具备精度高，响应速度快，交互功能丰富，示教方式简便、可以进行复杂路径的控制等优点。

A control system based on MCU interactive robot K64

The invention relates to a control system of K64 interactive robot based on MCU, including the PC machine; interactive robot, used to control interactive robot controller, to perform their tasks using portable tools; teaching device, used for manual by the demonstrator operation, will need to complete the task of artificial robot interactive teaching optical coupler for; in all parts of signal isolation; interactive robot controller, the control chip of the interactive robot controller by using K64 MCU chip Cortex M4 kernel. The invention has the advantages of high precision, fast response speed, rich interactive function, simple teaching mode, and control of complex path.

【技术实现步骤摘要】
一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统
本专利技术涉及控制系统
，具体涉及一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统。
技术介绍
安全高效的人类交互机器人将会对组装生产线、家务劳动服务、健康保险服务以及物流产业产生巨大改变。据有关数据表明显示，每年因为危险工作造成伤残的事故不计其数，仅仅美国市场，因为机器人造成的意外的死亡就能达到20多起，所以大多数时候，在机器人活动的区域需要圈起来作为保护区域。现有的机器上都只是单纯的移动，没有所谓的智慧移动，但是交互式机器人则会携带合适的传感器，使其具备相应的安全性，保护机构和周围环境的安全。另外一个方面就是学习再现过程，摒弃了传统的机器人只能单一重复的工作特性。交互型机器人可以根据任务的不同来切换不同的工作模式，例如排列任务、搬运任务等，交互型机器人在消费者电子品的组装生产方面将有很大市场，目前该行业的主要依赖为人力组装。当然，稳定性和精度问题是很多机械人不得不关注的问题之一，大多数高精度机器人应用都是由示教完成，就是常见的控制器手动控制，而不是直接导入CAD或者G代码的离线编程。现有的示教系统都是在手持器上进行示教，鲜有通过在末端加示教工具，让机器自主学习再现，手持器的控制虽然精准，但是难以实现复杂的路径控制。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，具备精度高，响应速度快，交互功能丰富，示教方式简便、可以进行复杂路径的控制等优点。(二)技术方案为实现上述可以进行复杂路径控制的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，其特征在于所述系统包括：PC机，用于向交互式机器人控制器发送控制指令，通过所述控制指令实现对交互式机器人工作任务的控制；以及用于将要由交互式机器人重现的图形图案利用灰度值生成交互式机器人控制器能够识别的G代码文件供交互式机器人控制器使用；交互式机器人，用于根据交互式机器人控制器的控制，利用携带的工具执行相应的任务；示教器，用于人工通过所述示教器操作，将需要交互式机器人完成的任务进行人工示教；光耦合器，用于在所有部件之间进行信号隔离；交互式机器人控制器，所述交互式机器人控制器的控制芯片采用Cortex-M4内核的K64-MCU芯片；其中，所述交互式机器人控制器包括：机器人控制模块，用于根据从所述PC机接收的控制指令进行解析，根据不同的控制指令控制所述交互式机器人执行不同的任务；示教控制模块，用于学习和解析示教器执行的操作；通信模块，用于与所述PC机进行通信；存储卡读写模块，用于将示教控制模块学习并解析的示教器执行的操作存储在存储卡中。优选地，所述交互式机器人包括电机和末端执行器，所述电机在所述机器人控制器的控制下，驱动所述末端执行器完成相应的任务。优选地，所述末端执行器包括刻刀、激光、气动喷头和绘图笔中的至少一个，且所述末端执行器的每个转动轴的两端都安装有门型光电。优选地，所述示教器为游戏摇杆。优选地，所述系统还包括扩展底座，所述交互式机器人控制器安装在所述扩展底座上。优选地，所述存储卡为SD卡，所述扩展底座上开设有用于插接SD卡的接口。优选地，所述控制指令包括前进、后退、上升、下降、读写存储卡、学习示教器执行的操作中的至少一个。优选地，所述交互式机器人执行的任务包括搬运、雕刻、组装中的至少一个。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，具备以下有益效果：1、该基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，通过PC机配合控制软件和机器人控制器可以控制末端执行器进行需要的操作，可以进行比较复杂路径的控制，而且精度更高，响应速度更快，交互功能更丰富。2、该基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，通过光耦隔离电路配合门型光电和PC机可以保护整个控制系统的安全，使整个控制系统使用寿命更长，更加安全。3、该基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，通过示教器配合A/D采样电路和PC机可以将操作记忆在SD卡中，便于实现动作的重复，而且示教方式更加简便。附图说明图1为本专利技术提出的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统结构示意图；图2为本专利技术提出的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统中SD卡接口电路图；图3为本专利技术提出的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统中6n137光耦隔离电路图；图4为本专利技术提出的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统中电源转换接口电路图；图5为本专利技术提出的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统中软件执行流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提出的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，包括其中，PC机，用于向交互式机器人控制器发送控制指令，通过所述控制指令实现对交互式机器人工作任务的控制，以及用于将要由交互式机器人重现的图形图案利用灰度值生成交互式机器人控制器能够识别的G代码文件供交互式机器人控制器使用。所述控制指令包括前进、后退、上升、下降、读写存储卡、学习示教器执行的操作中的至少一个。PC机用户软件可以分为G代码生成软件和控制软件这两个部分：它是系统的上位机控制端，用户可以通过将图形图案利用灰度值生成机器可以识别的G代码文件供交互式机器人控制器使用；通过控制软件下发指令，利用传输工具实现对机器人的工作模式控制等功能。交互式机器人，用于根据交互式机器人控制器的控制，利用携带的工具执行相应的任务，所述交互式机器人包括电机和末端执行器，所述电机在所述机器人控制器的控制下，驱动所述末端执行器完成相应的搬运、雕刻、组装任务中的至少一个，所述末端执行器包括刻刀、激光、气动喷头和绘图笔中的至少一个，且所述末端执行器的每个转动轴的两端都安装有门型光电。最终的功能取决于机器人末端的电机绑定的末端执行器，需要雕刻，则执行器为刻刀或者激光，如果需要绘图则需要气动喷头或者绘图笔。示教器为游戏摇杆，用于人工通过所述示教器操作，将需要交互式机器人完成的任务进行人工示教。示教器的本质是三个电位器的组合体，通过摇杆的方式，摇动不同的角度，使得其对应不同的电位，则表示不同运动速度。光耦合器(未示出)，用于在所有部件之间进行信号隔离。光光耦隔离芯片为6n137，6n137最高速率可以达到10Mbps，能够充分的满足高速的数据交换且不会收到反向干扰。在隔离芯片的输入输出端都接有滤波电容和分压电阻，以便于光耦能正常有效工作。6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850nm波长AlGaAsLED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于K64‑MCU的交互式机器人控制系统，其特征在于所述系统包括：PC机，用于向交互式机器人控制器发送控制指令，通过所述控制指令实现对交互式机器人工作任务的控制；以及用于将要由交互式机器人重现的图形图案利用灰度值生成交互式机器人控制器能够识别的G代码文件供交互式机器人控制器使用；交互式机器人，用于根据交互式机器人控制器的控制，利用携带的工具执行相应的任务；示教器，用于人工通过所述示教器操作，将需要交互式机器人完成的任务进行人工示教；光耦合器，用于在所有部件之间进行信号隔离；交互式机器人控制器，所述交互式机器人控制器的控制芯片采用Cortex‑M4内核的K64‑MCU芯片；其中，所述交互式机器人控制器包括：机器人控制模块，用于根据从所述PC机接收的控制指令进行解析，根据不同的控制指令控制所述交互式机器人执行不同的任务；示教控制模块，用于学习和解析示教器执行的操作；通信模块，用于与所述PC机进行通信；存储卡读写模块，用于将示教控制模块学习并解析的示教器执行的操作存储在存储卡中。

【技术特征摘要】
1.一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，其特征在于所述系统包括：PC机，用于向交互式机器人控制器发送控制指令，通过所述控制指令实现对交互式机器人工作任务的控制；以及用于将要由交互式机器人重现的图形图案利用灰度值生成交互式机器人控制器能够识别的G代码文件供交互式机器人控制器使用；交互式机器人，用于根据交互式机器人控制器的控制，利用携带的工具执行相应的任务；示教器，用于人工通过所述示教器操作，将需要交互式机器人完成的任务进行人工示教；光耦合器，用于在所有部件之间进行信号隔离；交互式机器人控制器，所述交互式机器人控制器的控制芯片采用Cortex-M4内核的K64-MCU芯片；其中，所述交互式机器人控制器包括：机器人控制模块，用于根据从所述PC机接收的控制指令进行解析，根据不同的控制指令控制所述交互式机器人执行不同的任务；示教控制模块，用于学习和解析示教器执行的操作；通信模块，用于与所述PC机进行通信；存储卡读写模块，用于将示教控制模块学习并解析的示教器执行的操作存储在存储卡中。2.根据权利要求1所述的一种基于K64-MCU的交互式机器人控制系统，其特征在于：所述交互式机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宜怀，张蓉，朱仕浪，许粲昊，姚望舒，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32