一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统及实现方法技术方案

本发明专利技术涉及机器人控制技术领域，具体公开了一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其中，包括：机器人控制器、跨平台交互设备以及机器人硬件，所述机器人控制器包括机器人控制模块和web服务器，所述跨平台交互设备包括web客户端，所述机器人硬件包括传感器、驱动器和电机。本发明专利技术还公开了一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统的实现方法。本发明专利技术提供的基于Web的机器人跨平台人机交互系统，可以在手机、平板等便携式设备上运行的Web客户端实现对机器人的图形化编程，也可以对机器人程序在Web客户端上进行三维可视化仿真；既可以单独控制机器人，也可以连接到机器人的控制器上间接控制机器人的运动和相关功能。接控制机器人的运动和相关功能。接控制机器人的运动和相关功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统及实现方法


[0001]本专利技术涉及机器人控制
，尤其涉及一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统及实现方法。

技术介绍

[0002]目前市场上工业机器人控制器通常结构是控制柜上连接一台示教器，编程人员通过示教器来进行示教编程和人机交互操作。机器人的编程通常需要编程人员具备一定的机器人专业知识，对编程人员的专业技术要求比较高。
[0003]随着工业机器人及其它机械臂应用的日渐普及，人们对机器人的需求越来越多，对机器人控制器期望越来越高。用户期望机器人控制器体积尽量小巧轻便，且人机交互操作和编程简单，易学易用。
[0004]但是，现有的跨平台人机交互系统，不能单独控制机器人，也不能连接到机器人的控制器上间接控制机器人的运动和相关功能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统及实现方法，解决相关技术中存在的现有的跨平台人机交互系统，不能单独控制机器人，也不能连接到机器人的控制器上间接控制机器人的运动和相关功能的问题。
[0006]作为本专利技术的第一个方面，提供一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其中，包括：机器人控制器、跨平台交互设备以及机器人硬件，所述机器人控制器包括机器人控制模块和web服务器，所述跨平台交互设备包括web客户端，所述机器人硬件包括传感器、驱动器和电机；所述机器人硬件，用于通过所述传感器获取机器人本体的运动状态信息，并将所述机器人本体的运动状态信息发送至所述机器人控制器；所述机器人控制器，用于通过所述机器人控制模块将所述机器人本体的运动状态信息通过所述web服务器发送至所述跨平台交互设备；所述跨平台交互设备，用于通过所述web客户端对所述机器人本体的运动状态信息进行分析，生成分析结果，并依据所述分析结果向所述web服务器输出一目标运动控制指令；所述机器人控制器，用于通过所述机器人控制模块接收所述web服务器发送的所述目标运动控制指令，及将所述目标运动控制指令下发给所述机器人硬件；所述机器人硬件，用于通过所述驱动器依据所述目标运动控制指令驱动所述电机带动所述机器人本体运动，以实现所述机器人本体的目标运动控制。
[0007]进一步地，所述机器人硬件还包括：I/O器件，所述I/O器件通过数字量输入/输出接口与所述机器人控制器进行通信；所述I/O器件，用于直接执行所述机器人控制模块下发的数字量信号指令；或发送
数字量信号给所述机器人控制器，所述机器人控制模块依据所述数字量信号判断所述机器人本体的运动状态以及控制所述机器人本体执行相关运动决策。
[0008]进一步地，所述机器人控制器内安装有实时操作系统，所述实时操作系统包括Linux操作系统，在所述Linux操作系统的Xenomai实时内核上运行机器人控制软件，在所述Linux操作系统上运行所述Web服务器。
[0009]进一步地，所述跨平台交互设备负责运行所述Web客户端，所述Web客户端包括机器人本体信息配置模块、机器人本体的运动状态信息显示模块、机器人本体图形化编程模块以及机器人本体三维可视化仿真模块；所述机器人本体信息配置模块，用于配置机器人本体的运动学、动力学参数信息以及相关默认状态信息；所述机器人本体的运动状态信息显示模块，用于显示机器人本体的关节位置信息、机械臂末端位姿信息以及工作状态信息，其显示的所有信息是所述机器人控制模块通过所述机器人硬件通讯实时采集处理获得的，通过网络通信发送给所述Web服务器，所述Web服务器再通过HTTP协议发送给所述Web客户端；所述机器人本体图形化编程模块，用于编写机器人程序实现对所述机器人本体的运动控制功能；所述机器人本体三维可视化仿真模块，用于对已编译通过的所述机器人程序进行三维仿真验证，在所述跨平台交互设备中再现所述机器人本体在真实场景中的运动情况，并根据所述机器人本体在真实场景中的运动情况判断编写的所述机器人程序是否存在问题；若判断所述机器人程序无误，则将所述机器人程序通过所述Web服务器下发给所述机器人控制模块，从而控制所述机器人本体进行相关运动和功能；若判断所述机器人程序存在问题，则重新修改所述机器人程序再进行仿真，直到重新修改后的机器人程序无误后，再下发给所述机器人本体去执行相关运动和功能。
[0010]进一步地，所述Web服务器包括程序解析器、信息数据库和通信服务器；所述程序解析器，用于将所述Web客户端的机器人程序转换成所述机器人控制模块需要的可执行代码；所述信息数据库，用于接收并存储来自所述Web客户端的机器人程序信息以及所述机器人控制模块发送的机器人本体的运动状态信息；所述通信服务器，用于通过网络通信实现与所述机器人控制模块的网络通讯与信息传输，并且通过HTTP协议与所述Web客户端进行数据和信息的传输。
[0011]进一步地，所述机器人控制模块包括驱动器实时通信与控制模块、传感器信息采集处理模块、机器人运动控制模块、机器人运动状态监控模块以及机器人安全保护模块；所述驱动器实时通信与控制模块，用于与所述驱动器进行通信，并对所述电机进行直接控制；所述传感器信息采集处理模块，用于负责传感器信息的采集，并对所述传感器信息进行数据处理和信息传输；所述机器人运动控制模块，用于对所述驱动器和I/O器件进行直接控制，从而实现对所述机器人本体进行控制；所述机器人运动状态监控模块，用于对所述机器人本体的运动状态进行实时监
控，并将其通过所述Web服务器发送给所述Web客户端；所述机器人安全保护模块，用于负责所述机器人本体的软件安全保障，包括碰撞保护、过载保护以及故障保护。
[0012]进一步地，所述机器人硬件是指所述机器人本体，所述传感器包括机器人本体的位置传感器、力矩传感器以及视觉传感器；所述位置传感器，用于测量所述机器人本体电机端或关节端的实际位置值，并通过总线协议发送给所述机器人控制器，所述机器人控制器依据所述机器人本体电机端或关节端的实际位置值与期望位置值对所述机器人本体机械臂的下一步动作进行运动控制；所述力矩传感器，用于测量所述机器人本体关节端的扭矩信息，并通过总线协议发送给所述机器人控制器，所述机器人控制器对所述机器人本体关节端进行零力控制或阻抗控制以及对机器人本体进行拖动示教；所述视觉传感器，用于测量所述机器人本体机械臂末端与期望目标物体之间的三维位姿信息，并通过总线协议发送给所述机器人控制器，可以实现机械臂对所述期望目标物体的视觉伺服控制。
[0013]进一步地，所述I/O器件指开关信号器件，所述开关信号器件包括电机抱闸开关、接近开关、限位开关以及碰撞检测开关；所述电机抱闸开关，用于负责电机抱闸关断的，它与机器人控制器之间是通过数字信号进行信息传输的，机器人控制器一直给所述电机抱闸开关发送数字量信号“0”和“1”，通过定义好其“开”和“关”状态，当所述电机抱闸开关接收到数字量信号时，切换到对应的状态，从而实现对所述电机抱闸的控制；所述接近开关，用于当所述机器人本体接近目标物体时，发送一个高电平或低电平数字信号给所述机器人控制器，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其特征在于，包括：机器人控制器（100）、跨平台交互设备（200）以及机器人硬件（300），所述机器人控制器（100）包括机器人控制模块和web服务器，所述跨平台交互设备（200）包括web客户端，所述机器人硬件（300）包括传感器、驱动器和电机；所述机器人硬件（300），用于通过所述传感器获取机器人本体的运动状态信息，并将所述机器人本体的运动状态信息发送至所述机器人控制器（100）；所述机器人控制器（100），用于通过所述机器人控制模块将所述机器人本体的运动状态信息通过所述web服务器发送至所述跨平台交互设备（200）；所述跨平台交互设备（200），用于通过所述web客户端对所述机器人本体的运动状态信息进行分析，生成分析结果，并依据所述分析结果向所述web服务器输出一目标运动控制指令；所述机器人控制器（100），用于通过所述机器人控制模块接收所述web服务器发送的所述目标运动控制指令，及将所述目标运动控制指令下发给所述机器人硬件（300）；所述机器人硬件（300），用于通过所述驱动器依据所述目标运动控制指令驱动所述电机带动所述机器人本体运动，以实现所述机器人本体的目标运动控制。2.根据权利要求1所述的基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其特征在于，所述机器人硬件（300）还包括：I/O器件，所述I/O器件通过数字量输入/输出接口与所述机器人控制器（100）进行通信；所述I/O器件，用于直接执行所述机器人控制模块下发的数字量信号指令；或发送数字量信号给所述机器人控制器（100），所述机器人控制模块依据所述数字量信号判断所述机器人本体的运动状态以及控制所述机器人本体执行相关运动决策。3.根据权利要求1所述的基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其特征在于，所述机器人控制器（100）内安装有实时操作系统，所述实时操作系统包括Linux操作系统，在所述Linux操作系统的Xenomai实时内核上运行机器人控制软件，在所述Linux操作系统上运行所述Web服务器。4.根据权利要求1所述的基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其特征在于，所述跨平台交互设备（200）负责运行所述Web客户端（210），所述Web客户端（210）包括机器人本体信息配置模块、机器人本体的运动状态信息显示模块、机器人本体图形化编程模块以及机器人本体三维可视化仿真模块；所述机器人本体信息配置模块，用于配置机器人本体的运动学、动力学参数信息以及相关默认状态信息；所述机器人本体的运动状态信息显示模块，用于显示机器人本体的关节位置信息、机械臂末端位姿信息以及工作状态信息，其显示的所有信息是所述机器人控制模块通过所述机器人硬件（300）通讯实时采集处理获得的，通过网络通信发送给所述Web服务器，所述Web服务器再通过HTTP协议发送给所述Web客户端；所述机器人本体图形化编程模块，用于编写机器人程序实现对所述机器人本体的运动控制功能；所述机器人本体三维可视化仿真模块，用于对已编译通过的所述机器人程序进行三维仿真验证，在所述跨平台交互设备（200）中再现所述机器人本体在真实场景中的运动情况，
并根据所述机器人本体在真实场景中的运动情况判断编写的所述机器人程序是否存在问题；若判断所述机器人程序无误，则将所述机器人程序通过所述Web服务器下发给所述机器人控制模块，从而控制所述机器人本体进行相关运动和功能；若判断所述机器人程序存在问题，则重新修改所述机器人程序再进行仿真，直到重新修改后的机器人程序无误后，再下发给所述机器人本体去执行相关运动和功能。5.根据权利要求4所述的基于Web的机器人跨平台人机交互系统，其特征在于，所述Web服务器（110）包括程序解析器、信息数据库和通信服务器；所述程序解析器，用于将所述Web客户端的机器人程序转换成所述机器人控制模块需要的可执行代码；所述信息数据库，用于接收并存储来自所述Web客户端的机器人程序信息以及所述机器人控制模块发送的机器人本体的运动状态信息；所述通信服务器，用于通过网络通信实现与所述机器人控制模块的网络通讯与信息传输，并且通过HTTP协议与...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰飞，杨海涛，浦栋麟，魏鹏，孙占荣，
申请(专利权)人：江苏集萃华科智能装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：