一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器技术方案

本实用新型专利技术属于爬行式焊接机器人技术领域，特别是关于一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器，包括整体框架，整体框架包括基于ARMCotex-M3架构的中央处理模块、控制指令输入模块以及基于LCD液晶屏的显示模块；中央处理模块包括中央处理器和外围接口模块，所述中央处理器为32位的ARM单片机；外围接口模块包括包含CAN总线通讯模块、GPIO、并行数字IO接口和AD模数转换；中央处理器与外围接口模块信号连通。本实用新型专利技术由于采取以上技术方案，针对爬行式焊接机器人的应用，采用嵌入式系统。具备良好的安全性、稳定性及可靠性，具备较强的可扩展性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于爬行式焊接机器人
，特别是关于一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器。
技术介绍
在金属制造业中，焊接是仅次于装配和机加工的第三大产业。在焊接生产中采用机器人技术，实现焊接自动化已成为焊接技术现代化的主要标志。工业机器人已经在结构化环境(特别是工厂)内的焊接作业中得到广泛应用，如汽车工业、电子工业。但是，对大型钢结构构件，由于工作范围大，必须进行现场焊接。此类焊接作业具有现场条件复杂、焊接施工量大、焊缝不规则以及焊接工艺复杂等特点，大型钢结构现场焊接的自动化仍处于初级阶段。采用爬行式焊接机器人可以克服现有设备的不足与局限。爬行式焊接机器人与工业机器人最大的不同在于焊接平台并不是固定式的，而是随着焊接的过程保持移动的。 利用磁吸附原理吸附在钢制或铁制工件上，通过激光传感器实现焊缝的自动跟踪和自主移动，可在平面、垂直面、曲面进行全位置焊接。爬行式焊接机器人工作之前必须对其进行定位和校准，并且设置各种参数。机器人开始焊接后具备自主跟踪焊缝全位置焊接的智能，但是因其工作环境的特殊性，机器人安装的传感器有限，某些工作条件下(如焊接起弧前)需要对其姿态和焊枪位置进行人为的调整。另外，处理不同的工作对象，需要采用不同的焊接工艺，此时无论机器人本体的运动参数还是焊接参数都需要实时的设置和修改。这些工作可以通过一台计算机来实现，但是不方便在现场进行控制，因此，能完成上述工作的一台手持式的控制设备是非常必要的。从控制对象来看，爬行式焊接机器人本体是一个轮式移动平台，焊枪的运动通过十字滑块和摆动器实现，其中十字滑块控制焊枪横向位移和高度，摆动器在焊枪原来的运动轨迹上添加横向的来回摆动。此外移动平台上安装了一个云台摄像头，以实时监控周围环境。焊接的参数主要有焊接电压和焊接电流。焊接速度即为移动平台运动速度；焊枪的摆动参数包括摆动频率、摆动幅度和停留时间；对云台摄像头的控制包括云台的运动以及图像放大缩小的指令。现有的手持式控制器不能直接应用于爬行式焊接机器人这是因为就接口来说，焊接机器人和手持式控制器的通讯端口是基于CAN总线，因此其应用层的通讯协议是自定义的特殊协议；另外，十字滑块和摆动器的移动、移动平台本体的移动，都是焊接机器人独有的控制方式，现有的手持式控制器不改变软件功能很难直接应用。
技术实现思路
为了克服现有的手持式控制器存在的上述问题，现在特别提出一种能够获取控制人员指令，显示当前控制状态和设置参数、并且能够与爬行式焊接机器人中央控制器进行实时通讯的一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器，包括整体框架，其特征在于所述整体框架包括基于ARM Cotex-M3架构的中央处理模块、控制指令输入模块以及基于IXD液晶屏的显不|旲块；所述中央处理模块包括中央处理器和外围接口模块，所述中央处理器为32位的ARM单片机；外围接口模块包括包含CAN总线通讯模块、GPI0、并行数字IO接口和AD模数转换；中央处理器与外围接口模块信号连通；接收由指令输入模块传回的控制指令，经过分析和处理后再通过外围接口发送控制信号给爬行式机器人的主控制器，所述CAN总线通信模块连接中央控制模块与被控对象，控制命令通过CAN总线通信模块传送到爬行式焊接机器人的中央控制器； 所述指令输入模块包括按钮开关及电位器旋钮，它们与中央控制模块通过GPIO和AD模数传感器相连接；所述LCD液晶屏与中央控制模块的并行数字IO接口相连接，实时显示当前控制对象、状态及参数信息；软件部分包括嵌入式μ COS-II控制系统、硬件驱动程序以及在控制系统上运行的应用程序。所述中央控制模块的处理器采用TI的32位LM3S5749单片机，主频50MHz，其内核架构支持μ cos-π嵌入式操作系统。所述手持控制器的外设和接口包括FLASH闪存、RAM随机存储单元、UART通用串行接口、CAN总线接口、USB总线接口、IIC接口、SD卡接口 ；所述IXD液晶屏采用HS 12864-15C模块，分辨率128 X 64，自带简体中文字库，支持串行和并行数字I/o。所述软件部分应用可裁剪的μ COS-II 2. 52作为其操作系统。所述应用软件包含读取按键、读取AD、数据处理、显示、通讯多个实时任务，任务之间通过操作系统提供的互斥型事件服务进行信息交互。本技术由于采取以上技术方案，具备以下特点I、本技术针对爬行式焊接机器人的应用，采用嵌入式系统。具备良好的安全性、稳定性及可靠性，具备较强的可扩展性。2、本技术采用基于ARM Cotex_M3架构的微处理器，在使用性能、兼容性、可扩展性及成本等要素之间找到了平衡点。针对于爬行式焊接机器人手持式控制器的应用，模块具有工作性能高、功耗低、成本低的优点。3、 本技术嵌入了针对本应用需要特殊裁剪的μ COS-II操作系统。通过操作系统提供的合理的任务调度、功能强大的互斥型事件机制，提高了软件的可靠性。基于多任务的应用程序可移植性强，开发难度和成本也大大降低。4、 针对控制对象的特点，本技术的核心程序为基于μ COS-II的多任务应用程序，实现了控制指令检测获取、数据处理、状态显示、命令发送等多个功能实时运行，能够保证用户指令和参数以最快的响应准确发送到爬行式焊接机器人的主控制器上。5、本技术的手持式控制器与爬行式焊接机器人中央控制模块之间采用CAN总线连接，避免了复杂布线与可能出现的接口冲突。同时CAN总线的传输机制保证了数据的实时性和准确性。附图说明图I是本技术系统整体框架示意图。图2是本技术软件整体架构示意图。附图中中央控制模块1，指令输入模块2，显示模块3，手持式控制器应用程序4，硬件驱动5，μ COSII操作系统内核6，爬行式焊接机器人中央控制器7 ；中央控制器电路11，输入端数字IO接口 12，输出端数字IO接口 13，AD模数转换14，CAN总线通讯模块15 ；按钮开关21，电位器旋钮22。具体实施方式·一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器，包括整体框架，硬件部分和软件部分，其特征在于所述整体框架包括基于ARM Cotex-M3架构的中央处理模块、控制指令输入模块以及基于LCD液晶屏的显示模块；所述中央处理模块包括中央处理器和外围接口模块，所述中央处理器为32位的ARM单片机；外围接口模块包括包含CAN总线通讯模块、GPI0、并行数字IO接口和AD模数转换；中央处理器与外围接口模块信号连通；接收由指令输入模块传回的控制指令，经过分析和处理后再通过外围接口发送控制信号给爬行式机器人的主控制器，所述CAN总线通信模块连接中央控制模块与被控对象，控制命令通过CAN总线通信模块传送到爬行式焊接机器人的中央控制器；所述指令输入模块包括按钮开关及电位器旋钮，它们与中央控制模块通过GPIO和AD模数传感器相连接；所述LCD液晶屏与中央控制模块的并行数字IO接口相连接，实时显示当前控制对象、状态及参数信息；软件部分包括嵌入式μ COS-II控制系统、硬件驱动程序以及在控制系统上运行的应用程序。所述中央控制模块的处理器采用TI的32位LM3S5749单片机，主频50MHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式系统的爬行式焊接机器人手持式控制器，包括整体框架，其特征在于：所述整体框架包括基于ARM？Cotex？M3架构的中央处理模块、控制指令输入模块（2）以及基于LCD液晶屏的显示模块（3）；所述中央处理模块包括中央处理器和外围接口模块，所述中央处理器为32位的ARM单片机；外围接口模块包括包含CAN总线通讯模块（15）、GPIO、并行数字IO接口和AD模数转换；中央处理器与外围接口模块信号连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺骥，蒲晓珉，李永龙，金之铂，范传康，姜周，肖唐杰，桂仲成，董娜，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：