一种自决策复合机器人控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自决策复合机器人控制系统，所述的复合机器人控制系统包括以下层次结构：实时控制层，该层包含若干模块用于复合机器人硬件设备的控制业务；设备适配层，该层包含若干模块用于适配实时控制层的驱动；功能业务层，该层包含若干模块用于执行复合机器人各种功能业务所需的算法和逻辑功能；任务作业层，该层包含若干模块按照时序逻辑和规划方法调度复合机器人任务作业执行，完成特定的生产服务工作。与现有技术相比，本发明专利技术具有可扩展性强、鲁棒性高、独立性强等优点。独立性强等优点。独立性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自决策复合机器人控制系统


[0001]本专利技术涉及机器人控制领域，尤其是涉及一种自决策复合机器人控制系统。

技术介绍

[0002]复合机器人指同时具备多种作业能力的机器人，目前最常见的一类复合机器人是在移动底盘上装置机械臂，使其同时具有移动和关节臂的工作能力。这类复合机器人能够在整个车间、厂房等空间内移动作业，同时实现各种复杂任务，例如：搬运、码垛、喷涂等。
[0003]一个完整的复合机器人需要机械本体、传感器和控制器。而复合机器人机械本体一般包括车辆底盘、车轮、机械臂关节等。传感器一般包括编码器、摄像头、激光雷达等。
[0004]复合机器人控制器主要包括机器人的电气控制系统与软件控制系统。复合机器人控制器的软件控制系统是根据复合机器人的特点，采用计算机软件工具，编制相关控制算法和软件，使得复合机器人能够按照人们的意愿去完成相关的工作，同时并提供良好的交互接口。
[0005]复合机器人是控制技术、自动化技术、机器人技术和人工智能技术等的综合交叉产物，包含了关节机械臂、无人驾驶小车、三维机器视觉和点云等多种硬件以及技术。早期的复合机器人控制系统一般采用传统的可编程逻辑控制器(PLC)将独立的机械臂、无人驾驶小车和视觉传感器等整合起来进行控制，但是该形式的控制系统存在如下缺点：底层控制分布在不同设备，设备与设备之间互联和同步工作无法高效展开；硬件可适配性差，缺乏硬件可扩展性；PLC控制属于工厂自动化领域的传统技术，无法处理面向人工智能领域的复杂的作业逻辑，无法和人工智能技术和现代控制技术进行紧密的结合，无法满足需求当前复合机器人的越来越复杂的作业需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自决策复合机器人控制系统。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种自决策复合机器人控制系统，用于控制复合机器人完成相应的工作内容，所述的复合机器人控制系统包括以下层次结构：
[0009]实时控制层，用于对复合机器人的机械设备和传感器进行控制与驱动；
[0010]设备适配层，用于将设备接口按照统一的方式进行适配；
[0011]功能业务层，用于实现复合机器人工作所需的业务功能；
[0012]任务作业层，用于将复合机器人需要执行的任务，转换为功能业务层和设备适配层工作的序列，通过序列执行相关的任务；
[0013]所述的实时控制层通过接口与设备适配层连接；所述的设备适配层通过接口分别与任务作业层和功能业务层连接；所述的功能业务层通过接口与任务作业层连接。
[0014]进一步地，所述的实时控制层包括以下模块：
[0015]机械臂控制模块，用于控制机械臂的运动；
[0016]底盘控制模块，用于控制底盘的运动；
[0017]摄像头驱动模块，用于驱动摄像头，控制摄像头开关以及显示图像数据。
[0018]进一步地，所述的设备适配层包括以下模块：
[0019]机械臂适配模块，用于对机械臂的控制发送和状态获取进行统一封装并提供对外接口；
[0020]底盘适配模块，用于对底盘的控制发送和状态获取进行统一封装并提供对外接口；
[0021]摄像头适配模块，用于提供摄像头图像数据的对外接口。
[0022]进一步地，所述的机械臂适配模块和底盘适配模块的对外接口均包括状态获取接口以及控制指令接口；所述的摄像头适配模块的对外接口包括数据获取接口和控制指令接口。
[0023]进一步地，所述的机械臂适配模块的状态获取接口获取的状态包括关节状态、机械臂运行状态和输入输出状态；所述的机械臂适配模块的控制指令接口发送的控制指令包括运动指令、输入输出指令、模型指令和系统指令。
[0024]进一步地，所述的底盘适配模块的状态获取接口获取的状态包括电池状态、车轮状态、坐标位置状态、输入输出状态、激光雷达数据和底盘运行状态；所述的底盘适配模块的控制指令接口发送的控制指令包括导航运动指令、输入输出指令、控制指令和系统指令。
[0025]进一步地，所述的摄像头适配模块的数据获取接口获取的数据包括摄像头信息数据、图像数据和点云数据；所述的摄像头适配模块的控制指令接口发送的控制指令包括开关指令、拍照指令、标定指令和参数设置指令。
[0026]进一步地，所述的功能业务层包括以下模块：
[0027]物理模型模块，用于存储复合机器人的物理特性；
[0028]遥操作模块，用于对复合机器人进行遥控操作；
[0029]三维图形处理模块，用于处理三维图形信息；
[0030]喷涂路径规划模块，用于对复合机器人的工作路径进行规划。
[0031]进一步地，所述的任务作业层包括以下模块：
[0032]脚本执行模块，用于将设备适配层和功能业务层中的各模块所提供的接口桥接到脚本语言并执行；
[0033]状态机执行模块，用于将复杂作业场景按照状态机模型分解并且进行执行；
[0034]人工智能自决策执行模块，用于将复合机器人的工作通过智能决策的方式分解为控制执行流程进行执行。
[0035]一种用于搭载所述的自决策复合机器人控制系统的电子设备，所述的电子设备为工业用嵌入式计算机。
[0036]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0037]一、本专利技术的复合机器人控制系统分为四层结构，每个层次抽象了相似的功能模块，各个功能模块是相对独立的，层次之间结构清晰，模块之间通过接口进行交互。这种分层和模块化的设计确保了复合机器人控制系统可扩展性强、鲁棒性高。
[0038]二、本专利技术的复合机器人控制系统通过设备适配层的设计，将不同的厂商所提供
的设备及其控制驱动接口标准化，从而使得本专利技术中的功能业务层和任务作业层无需关心具体设备的差异就可适配扩展不同的设备，一方面提高了硬件可扩展性，另一方面提高了功能业务层和任务作业层中部分模块的独立性，可以采用虚拟现实仿真形式运行。
[0039]三、本专利技术的复合机器人控制系统通过脚本执行模块实现了一套复合机器人脚本执行接口，统一机械臂、底盘、摄像头的设计语言，可以让机械臂、底盘、摄像头和三维视觉功能在同一业务流程中执行。
[0040]四、本专利技术的复合机器人控制系统可以采用规划领域描述语言进行人工智能规划。通过编写域文件和问题文件，人工智能规划器可以自行求解最佳策略并且集成功能业务层和设备适配层执行，无需人工规划复合机器人复杂任务的执行流程。
附图说明
[0041]图1为本专利技术的复合机器人控制系统的层次结构示意图。
[0042]图2为本专利技术的实时控制层的模块示意图。
[0043]图3为本专利技术的设备适配层的模块示意图。
[0044]图4为本专利技术的设备适配层机械臂适配模块的接口示意图。
[0045]图5为本专利技术的设备适配层底盘适配模块的接口示意图。
[0046]图6为本专利技术的设备适配层摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自决策复合机器人控制系统，用于控制复合机器人完成相应的工作内容，其特征在于，所述的复合机器人控制系统包括以下层次结构：实时控制层，用于对复合机器人的机械设备和传感器进行控制与驱动；设备适配层，用于将设备接口按照统一的方式进行适配；功能业务层，用于实现复合机器人工作所需的业务功能；任务作业层，用于将复合机器人需要执行的任务，转换为功能业务层和设备适配层工作的序列，通过序列执行相关的任务；所述的实时控制层通过接口与设备适配层连接；所述的设备适配层通过接口分别与任务作业层和功能业务层连接；所述的功能业务层通过接口与任务作业层连接。2.根据权利要求1所述的一种自决策复合机器人控制系统，其特征在于，所述的实时控制层包括以下模块：机械臂控制模块，用于控制机械臂的运动；底盘控制模块，用于控制底盘的运动；摄像头驱动模块，用于驱动摄像头，控制摄像头开关以及显示图像数据。3.根据权利要求1所述的一种自决策复合机器人控制系统，其特征在于，所述的设备适配层包括以下模块：机械臂适配模块，用于对机械臂的控制发送和状态获取进行统一封装并提供对外接口；底盘适配模块，用于对底盘的控制发送和状态获取进行统一封装并提供对外接口；摄像头适配模块，用于提供摄像头图像数据的对外接口。4.根据权利要求3所述的一种自决策复合机器人控制系统，其特征在于，所述的机械臂适配模块和底盘适配模块的对外接口均包括状态获取接口以及控制指令接口；所述的摄像头适配模块的对外接口包括数据获取接口和控制指令接口。5.根据权利要求4所述的一种自决策复合机器人控制系统，其特征在于，所述的机械臂适配模块的状态获取接口获取的状态包括关节状态、机械臂运行状...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，刘放，
申请(专利权)人：颖态智能技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：