一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法，包括以下步骤：远程服务终端部分，所述远程服务终端部分包括离线在线仿真模块、虚拟示教模块、远程上载模块、处理器、终端通讯接口、远程通讯接口和故障检测模块，所述终端通讯接口基于有线或无线的模式建立远程服务终端部分与机器人运动控制部分之间的通讯交互，从远程服务终端部分获取机器人控制指令传递给机器人运动控制部分。本发明专利技术整个装置巧妙的采用了将先进的运动控制技术与远程通讯结合起来应用到自动控制中，实现实时性好、易用性好的控制系统，将机器人运动控制、远程通讯结合在一起，解决的是现有机器人控制系统实时性不好，技术服务不方便及服务代价高的问题。

An Implementation Method of Cloud-based Remote Service Intelligent Robot Control System

The invention discloses an implementation method of a cloud-based remote service intelligent robot control system, which includes the following steps: a remote service terminal part, which includes an offline online simulation module, a virtual teaching module, a remote upload module, a processor, a terminal communication interface, a remote communication interface and a fault detection module. The terminal communication interface is based on wired. Or the wireless mode establishes the communication interaction between the remote service terminal part and the robot motion control part, and obtains the robot control command from the remote service terminal part and transmits it to the robot motion control part. The whole device of the invention ingeniously adopts the combination of advanced motion control technology and remote communication to apply in automatic control, realizes a control system with good real-time performance and ease of use, and combines robot motion control and remote communication to solve the problems of poor real-time performance, inconvenient technical service and high service cost of the existing robot control system.

【技术实现步骤摘要】
一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法
本专利技术涉及一种云端远程服务智能机器人控制系统，尤其是实用于智能制造业，具体地说是一种实现远程云端非实时数据访问、设备运行状态监测等功能的机器人控制系统。
技术介绍
伴随智能时代的到来，工业机器人正在代替人类从事焊接、喷涂、搬运等许多较繁重的劳动，其不但提高了劳动生产率及生产质量，还降低了生产成本。工业机器人应用正在日益改变人类的生产和生活方式，成为备受世界各国关注的产业。机器人控制器系统作为组成部分的大脑，其研究的现状：PC模式，虽然具备人机交互等丰富功能，但对一些功能要求简单的工业系统就显得资源过剩，而过多的功能及接口又增加了系统的成本。同时，该类控制器主要基于微软Windows通用操作系统，而Windows不是面向工业控制而设计的系统，无法满足控制系统的稳定、实时性控制要求：同时Windows操作系统是代码不开源的商品化操作系统，因此无法对其进行实时性改造。嵌入式加实时操作系统，其最大的特点可独立于PC或IPC运行。工业环境存在很多限制，如空间体积等，而且存在各种电磁干扰。通过嵌入式技术，将运动控制器小型化并增强其抗干扰能力，应用于工业生产中，既解决了稳定性问题，又降低了控制系统的成本。随着市场上不断出现基于PC或嵌入式普通控制器，但他们的设计仅仅集中在控制本身功能实现上，易用性及服务成本高居不下，实时性也不理想。因此开发系统实时性高且易用性好的控制系统具有重大的行业意义和广泛的使用价值。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法。本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法，包括以下步骤：S1：远程服务终端部分，所述远程服务终端部分包括离线在线仿真模块、虚拟示教模块、远程上载模块、处理器、终端通讯接口、远程通讯接口和故障检测模块，所述终端通讯接口基于有线或无线的模式建立远程服务终端部分与机器人运动控制部分之间的通讯交互，从远程服务终端部分获取机器人控制指令传递给机器人运动控制部分，从机器人运动控制部分获取当前机器人本体的各关节参数、状态参数及故障码传递给远程服务终端部分用于显示及操控；S2：控制系统上位与控制系统下位采用TCP/IP通讯，作为上位Client端通过API接口调用函数，控制系统下位机Q87嵌入式主板安装QNX实时操作系统及补丁，实时核运行在实时操作系统上和上位通讯的server运行在QNX系统上，Runtime实时核与QNX之间通过组件的形式进行数据交互，其中实时核里面的Codesys组件作Client端，上位机不带操作系统，通讯上以后去读取用户编程文件，用户程序采用Lua解析，用户通过人机交互界面发送操作指令，利用工作线程将所述操作指令转化为解释器可识别的指令并通过网络传递给指令解释器，所述的故障检测模块获取当前机器人本体各关节的位置、速度、加速度、扭矩参数进行解算，并通过离线在线仿真模块进行二维或三维的虚拟显示展现；从虚拟示教模块获取用户操作命令，传递给远程操控模块编译成机器人控制指令，再通过远程通讯接口发送给机器人运动控制器部分，将远程上载模块所汇总得到的指令程序通过远程通讯接口发送给机器人运动控制器部分；S3：机器人运动控制部分，所述机器人运动控制部分包括Q87嵌入式主板、QNX，Runtime实时核、Codesys组件、远程通讯接口、示教器接口、远程下载接口TCP/IP、Runtime实时核和机器人运动控制子模块。优选地，所述S3中，控制系统下位实时性采用QNX实时系统再打实时补丁保证。优选地，所述S1中，离线在线仿真模块，从状态及故障检测模块获取当前机器人本体各关节的角度、速度、加速度、扭矩参数，通过虚拟现实的模式进行显示，使得远程服务终端部分所显示的机器人本体的各关节状态以及环境状态与机器人本体的状态一致，所述各关节的参数包括但不限于各关节角度、速度、加速度和扭矩，机器人控制指令为一端指令代码，用于命令机器人本体执行相应的动作操作。优选地，所述S1中，故障检测模块通过终端通讯接口获取当前机器人本体各关节的位置、速度、加速度、扭矩参数，当前机器人本体故障的故障码以及控制器系统的故障码，所述故障码包括但不限于机器人本体故障码、各电机驱动故障码、控制器故障码。优选地，所述S1中，远程通讯接口基于有线或无线的模式接收从远程服务终端部分获取机器人控制指令，并通过Runtime实时核实时发送当前机器人本体的各关节参数、状态参数及故障码，所述的示教器接口，将获取的机器人控制指令编译成机器人本体运动控制可执行的动作指令，用于机器人本体运动轨迹规划，所述Runtime实时核，获取当前机器人本体各关节的角度、速度、加速度、扭矩参数以及故障码通过远程通讯接口传递给远程服务终端部分。优选地，所述S1中，远程服务终端部分为一个独立的控制器，或者为嵌入到现有具有通讯接口的计算机内部的程序模块。优选地，所述S3中，示教器接口将获取的机器人控制指令编译成机器人本体运动控制可执行的动作指令，用于机器人本体运动轨迹规划；所述远程下载接口通过远程通讯接口获取远程服务终端部分的远程上载模块上载的机器人运行程序，作为文件的模式保存在机器人运动控制部分的存储空间内用于执行；所述机器人运动控制子模块，接收机器人控制指令，实时控制机器人本体各关节的角度、速度、加速度、扭矩。优选地，所述S1中，处理器从状态及故障检测模块获取当前机器人本体各关节的位置、速度、加速度、扭矩参数进行解算，并通过离线在线仿真模块进行二维或三维的虚拟显示展现；从虚拟示教模块获取用户操作命令，传递给远程操控模块编译成机器人控制指令，再通过终端通讯接口发送给机器人运动控制器部分，将远程上载模块所汇总得到的指令程序通过终端通讯接口发送给机器人运动控制器部分。本专利技术中的有益效果为：1、本专利技术将机器人运动控制、远程通讯结合在一起，解决缺乏技术人员的生产企业难以进行机器人现场编程、操作及维护的问题。2、本专利技术所涉及的云端远程机器人运动控制器系统使得机器人技术服务人员可以远程完成对机器人的诊断、示教和机器人运行程序的下载，机器人现场技术人员只需要简单的操作就可以完成机器人的使用，大大降低了现场操作人员的技术要求。本专利技术结构简单、操作方便具有广泛推广意义。附图说明图1为本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法的组成示意图；图2为本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法的远程服务终端部分组成示意图；图3为本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法的机器人运动控制部分组成示意图；图4为本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法的机器人运动控制子模块示意图；图5为本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法的机器人运动控制部分流程示意图；图6为本专利技术提出的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法的基于用户远程通讯接口示意图。图中：1机器人本体、2机器人运动控制部分、3远程服务终端部分、4虚拟示教模块、5远程上载模块、6故障检测模块、7离线在线仿真模块、10终端通讯接口、11示教器接口、12Runtime实时核、13Codesys组件、14远程通讯接口、15QNX。具体实施方式下面将结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：远程服务终端部分（3），所述远程服务终端部分（3）包括离线在线仿真模块（7）、虚拟示教模块（4）、远程上载模块（5）、处理器、终端通讯接口（10）、远程通讯接口（14）和故障检测模块（6），所述终端通讯接口（10）基于有线或无线的模式建立远程服务终端部分（3）与机器人运动控制部分（2）之间的通讯交互，从远程服务终端部分（3）获取机器人控制指令传递给机器人运动控制部分（2），从机器人运动控制部分（2）获取当前机器人本体（1）的各关节参数、状态参数及故障码传递给远程服务终端部分（3）用于显示及操控；S2：控制系统上位与控制系统下位采用TCP/IP通讯，作为上位Client端通过API接口调用函数，控制系统下位机Q87嵌入式主板安装QNX（15）实时操作系统及补丁，实时核运行在实时操作系统上和上位通讯的server运行在QNX（15）系统上，Runtime实时核（12）与QNX（15）之间通过组件的形式进行数据交互，其中实时核里面的Codesys组件（13）作Client端，上位机不带操作系统，通讯上以后去读取用户编程文件，用户程序采用Lua解析，用户通过人机交互界面发送操作指令，利用工作线程将所述操作指令转化为解释器可识别的指令并通过网络传递给指令解释器，所述的故障检测模块（6）获取当前机器人本体（1）各关节的位置、速度、加速度、扭矩参数进行解算，并通过离线在线仿真模块（7）进行二维或三维的虚拟显示展现；从虚拟示教模块（4）获取用户操作命令，传递给远程操控模块编译成机器人控制指令，再通过远程通讯接口（14）发送给机器人运动控制器部分，将远程上载模块（5）所汇总得到的指令程序通过远程通讯接口（14）发送给机器人运动控制器部分；S3：机器人运动控制部分（2），所述机器人运动控制部分（2）包括Q87嵌入式主板、QNX（15），Runtime实时核（12）、Codesys组件（13）、远程通讯接口（14）、示教器接口（11）、远程下载接口（TCP/IP）、Runtime实时核（12）和机器人运动控制子模块。...

【技术特征摘要】
1.一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：远程服务终端部分（3），所述远程服务终端部分（3）包括离线在线仿真模块（7）、虚拟示教模块（4）、远程上载模块（5）、处理器、终端通讯接口（10）、远程通讯接口（14）和故障检测模块（6），所述终端通讯接口（10）基于有线或无线的模式建立远程服务终端部分（3）与机器人运动控制部分（2）之间的通讯交互，从远程服务终端部分（3）获取机器人控制指令传递给机器人运动控制部分（2），从机器人运动控制部分（2）获取当前机器人本体（1）的各关节参数、状态参数及故障码传递给远程服务终端部分（3）用于显示及操控；S2：控制系统上位与控制系统下位采用TCP/IP通讯，作为上位Client端通过API接口调用函数，控制系统下位机Q87嵌入式主板安装QNX（15）实时操作系统及补丁，实时核运行在实时操作系统上和上位通讯的server运行在QNX（15）系统上，Runtime实时核（12）与QNX（15）之间通过组件的形式进行数据交互，其中实时核里面的Codesys组件（13）作Client端，上位机不带操作系统，通讯上以后去读取用户编程文件，用户程序采用Lua解析，用户通过人机交互界面发送操作指令，利用工作线程将所述操作指令转化为解释器可识别的指令并通过网络传递给指令解释器，所述的故障检测模块（6）获取当前机器人本体（1）各关节的位置、速度、加速度、扭矩参数进行解算，并通过离线在线仿真模块（7）进行二维或三维的虚拟显示展现；从虚拟示教模块（4）获取用户操作命令，传递给远程操控模块编译成机器人控制指令，再通过远程通讯接口（14）发送给机器人运动控制器部分，将远程上载模块（5）所汇总得到的指令程序通过远程通讯接口（14）发送给机器人运动控制器部分；S3：机器人运动控制部分（2），所述机器人运动控制部分（2）包括Q87嵌入式主板、QNX（15），Runtime实时核（12）、Codesys组件（13）、远程通讯接口（14）、示教器接口（11）、远程下载接口（TCP/IP）、Runtime实时核（12）和机器人运动控制子模块。2.根据权利要求1所述的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法，其特征在于，所述S3中，控制系统下位实时性采用QNX（15）实时系统再打实时补丁保证。3.根据权利要求1所述的一种云端远程服务智能机器人控制系统实现方法，其特征在于，所述S1中，离线在线仿真模块（7），从状态及故障检测模块（6）获取当前机器人本体（1）各关节的角度、速度、加速度、扭矩参数，通过虚拟现实的模式进行显示，使得远程服务终端部分（3）所显示的机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：余仕彪，何瑜，缪志雄，余仕潘，赵庆飞，
申请(专利权)人：上海菡为智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31