一種混合式機器人控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種混合式機器人控制裝置，屬于機器人控制技術領域。控制裝置包括中央處理器、集中式控制模塊、及通訊模塊：所述中央處理器包括集中式控制模塊和分布式控制模塊，所述集中式控制模塊設有至少一個驅動控制通道，所述驅動控制通道的數量大于或等于所述第一類關節的數量，每個驅動控制通道與一個集中式關節驅動模塊連接，每個集中式關節驅動模塊與一個所述第一類關節的伺服電機電連接，以實現對所述第一類關節的集中控制；所述分布式控制模塊通過所述通訊模塊與所述第二類關節的分布式關節驅動連接，以實現對所述第二類關節的分布式控制。本實用新型控制裝置因此能夠控制任意關節數量的機器人，具有較高的通用性。
【專利說明】
一種混合式機器人控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及機器人控制技術領域，尤其涉及一種混合式機器人控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會科技的發展，機器人的應用越來越廣泛。從日常生活到工業生產，人們對機器人的需求越來越大。如何降低混合式機器人控制裝置的成本、提高其通用性、提高其可靠性也越加變得重要。
[0003]機器人的關節通常比較多，理論上有兩個關節以上，因此機器人就可以在一定區間內的任何一點進行任何方位的操作。混合式機器人控制裝置需要控制每個關機完成不同的動作，因此當機器人關節較多時，往往導致控制裝置比較復雜，并且，當機器人的關節的增多和減少時，對混合式機器人控制裝置的需求也不一樣，導致現有技術中，對機器人控制器的結構復雜，開發成本和生產成本較高。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的主要目的在于提出一種混合式機器人控制裝置，旨在解決現有技術中機器人控制器的結構復雜，開發成本和生產成本較高的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供的一種混合式機器人控制裝置，用于具有混合控制功能的多關節的機器人，所述機器人包括采用集中式控制的至少一個第一類關節和/或采用分布式控制的至少一個第二類關節，所述控制器裝置包括中央處理器、集中式控制豐旲塊、及通訊t旲塊:
[0006]所述中央處理器包括集中式控制模塊和分布式控制模塊，所述集中式控制模塊設有至少一個驅動控制通道，所述驅動控制通道的數量大于或等于所述第一類關節的數量，每個驅動控制通道與一個集中式關節驅動模塊連接，每個集中式關節驅動模塊與一個所述第一類關節的伺服電機電連接，以實現對所述第一類關節的集中控制；
[0007]所述分布式控制模塊通過所述通訊模塊與所述第二類關節的分布式關節驅動連接，以實現對所述第二類關節的分布式控制。
[0008]提供一種如上所述的控制裝置，所述中央處理器還設有互聯網控制模塊，所述控制裝置還包括網關，所述互聯網控制模塊與所述通訊模塊連接，所述通訊模塊與所述網關連接，所述互聯網控制模塊通過所述網關與互聯網通訊并接受所述互聯網控制的信號對集中式和分布式的關節驅動控制器進行分別和協調控制。
[0009]提供一種如上所述的控制裝置，所述集中式關節驅動模塊設有四個驅動控制通道。
[0010]提供一種如上所述的控制裝置，所述通訊模塊通過控制器局域網CAN總線與分布式控制模塊通訊連接。
[0011]提供一種如上所述的控制裝置，所述控制裝置還設有信號處理模塊，所述信號處理模塊與所述中央處理器通訊連接，將接收的信號處理后發送給所述中央處理器。
[0012]提供一種如上所述的控制裝置，所述控制裝置還設有附加控制模塊，所述附加控制模塊與所述中央處理器通訊連接。
[0013]提供一種如上所述的控制裝置，所述控制裝置還設有外殼，所述外殼設有第一接口及第二接口，所述中央處理器、所述集中式關節驅動模塊及所述通訊模塊設于所述外殼之中，所述第一接口與所述集中式關節驅動模塊的驅動控制通道連接，所述第二接口與所述通訊模塊連接。
[0014]本實用新型提出的混合式機器人控制裝置及機器人，支持集成式的控制，又支持分布式的控制，具有很大的機動性，控制裝置能直接控制多達四個由電機驅動的關節和多個分布式的機器人關節。機器人關節的增加可以采用積木式隨時增加。并且該控制裝置具備互聯網的功能，能為智能加工、質量管理提供了渠道。四關節集成式控制減少了控制器的成本，減輕了控制器的重量，縮小了控制器的體積，降低了控制器的能耗，并且可實現遠程協調作業。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例一提供的一種控制裝置的一個可行的實施方式的模塊結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型實施例一提供的一種控制裝置的另一個可行的實施方式的模塊結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例一所示的控制裝置的外殼示意圖；
[0018]圖4為本實用新型實施例二提供的一種機器人的示意圖；
[0019]圖5為本實用新型實施例二所示機器人的一個電控電動執行機構的結構示意圖；
[0020]圖6為本實用新型實施例二所示機器人的控制裝置與各執行機構的連接示意圖。[0021 ]本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0022]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]現在將參考附圖描述實現本實用新型各個實施例的移動終端。在后續的描述中，使用用于表示元件的諸如“模塊”、“部件”或“單元”的后綴僅為了有利于本實用新型的說明，其本身并沒有特定的意義。因此，"模塊"與"部件"可以混合地使用。
[0024]本實用新型實施例一提出一種混合式機器人控制裝置，適用于具有混合控制系統的機器人，該機器人包括采用集中式控制的至少一個第一類關節和/或采用分布式控制的至少一個第二類關節。
[0025]在一個可行的方案中，請參閱圖1，控制裝置包括中央處理器11及網關12。
[0026]中央處理器包括集中式控制模塊111、分布式控制模塊112、通訊模塊113、互聯網控制模塊114。
[0027]集中式控制模塊111設有四個驅動控制通道，每個驅動控制通道與一個集中式關機驅動模塊1111連接。每個集中式關節驅動模塊1111與一個第一類關節的伺服電機電連接，以實現對所述第一類關節的集中控制。
[0028]需要說明的是，實際應用中，驅動控制通道和集中式關節驅動模塊的數量可以根據需要進行設置，驅動控制通道的數量大于或等于所述第一類關節的數量。
[0029]分布式控制模塊112通過通訊模塊113與第二類關節的分布式關節驅動191、192、19η連接，以實現對所述第二類關節的分布式控制。
[0030]實際應用中，通訊模塊13可以采用控制器局域網絡(Controller Area Network,CAN)總線與分布式控制模塊112進行通訊。
[0031]互聯網控制模塊114與所述通訊模塊113連接，所述通訊模塊113與所述網關12連接，所述互聯網控制模塊114通過所述網關12與互聯網通訊并接受所述互聯網控制的信號對集中式控制模塊和分布式控制模塊分別進行調節控制。
[0032]通過互聯網控制模塊114，機器人系統中的自動檢測和統計都可以通過互聯網匯報給互聯網模塊。新程序的更新、新產品的加工工藝、質量檢測、也通過互聯網模塊更新和完成。
[0033]比如產品下線檢測臺在檢測中發現某個加工工藝有誤差，數據結果通過互聯網報告到負責加工的該機器人及時對不同關節進行自動調整以消除誤差。
[0034]新的加工方案可以遠程更新，不需要人在運動中的機器人之間更新程序。由于一個機器人的活動區間變化，相鄰的機械人也要自動地對活動空間進行調整以免相互碰撞發生危險。
[0035]互聯網控制模塊114為智能加工、質量管理提供了渠道，克服了現有技術中，機器人只能單個作業，機器人之間不能相互協調，從質量部門反饋的質量問題不能及時調整，改善，新的加工要在比較危險的現場改程序的缺陷。
[0036]在一個可行的方案中，如圖2所示，控制裝置結構基礎上還設有如下模塊:
[0037]信號處理模塊13與該中央處理器11通訊連接，將接收的信號處理后發送給該中央處理器11。該信號處理模塊可以接收機器人的第一類關節及第二類關節上設置的傳感器(如位置傳感器和/或角度傳感器)發送的信號，并將接收到的信號處理后發送給中央處理器11，中央處理器11可以根據接收的數據調整各關節的運動。
[0038]附加控制模塊14，附加控制模塊14與該中央處理器11通訊連接，用于控制機器人系統中其它的應用，如冷卻液開關、指示燈、故障燈等。
[0039]電源模塊15，用于為控制裝置的各元件提供電力支持。
[0040]在一個可行的方案中，請參閱圖3，控制裝置可以設置一個外殼31。該外殼31設有接口 32。該接口 32包括第一接口及第二接口，控制裝置的各組成元件設于該外殼31之中，該第一接口與該集中式關節驅動模塊1111電連接，該第二接口與該通訊模塊113連接。
[0041]本實施例的混合式機器人控制裝置既能夠支持集成式的控制，又能夠支持分布式的控制，具有很大的靈活性。并且由于采用了分布式的控制，因此能夠控制任意關節數量的機器人，具有較高的通用性。
[0042]在上述實施例的基礎上，本實用新型還提供了一種機器人，請參閱圖4，本實施例以6關節的機器人為例進行說明。
[0043]該機器人具有四個第一類關節和兩個第二類關節。四個第一個關節分別對應圖3中的電控電動執行機構410、420、430及440，該四個電控電動執行機構采用集中式控制。
[0044]具體請參閱5，為一個電控電動執行機構的結構示意圖。包括:為驅動電機510、傳動機構520、反饋位置傳感器530及機械手臂540。驅動電機510在驅動控制通道的控制下轉動，通過傳動結構520帶動機械手臂540運動，反饋位置傳感器530則采集電控電動執行機構的位置信息并將信息反饋給中央控制器。
[0045]本實施例中，控制裝置設有多達四個驅動控制通道，每個控制通道可分別控制一個電控電動執行機構的伺服電機的正反轉和速度快慢、位置等。每個電機功率可達400W。實際應用中，這四個驅動控制通道也可以直接用于液壓閥或電子開關的控制，如對液壓系統和更大功率電機的進行開關控制。
[0046]需要說明的是，根據能簡單就盡量簡單的原則(柔性系統的通用性要求除外)，一般只需要一個關節的機器人就不需要配置兩個關節。大多數情況下，機器人上的關節驅動功率有大有小。末端的執行機構通常比基礎的執行機構功率小些。因此，可以根據機器人各關節的驅動動力需求選擇通用機器人控制器的輸出控制通道。與傳統的機器人無論功率大小大多采用液壓不同，現在小功率的執行機構都可以采用電控電機的驅動方式。
[0047]該機器人的兩個第二類關節對應分布式控制執行機構450和460，其中每個分布式控制執行機構均設有一個分布式關節驅動。
[0048]實際應用中，對于大功率的關節，采用分布式控制。分布式控制執行機構采用帶分布式關節驅動控制器的外驅動電路。中央處理器通過CAN或其它通訊方式控制分布式控制執行機構450、456。這些分布式控制執行機構可以是液壓的氣動的或更大功率的電動執行機構，用于控制底座關節和高度控制關節等負載比較大的關節。
[0049]實際應用中，第一類關節及該第二類關節上均可設置位置傳感器和/或角度傳感器，位置傳感器和/或角度傳感器采集的信號發送給該控制器的信號處理模塊。這樣控制裝置便可以根據這些信號調整、修正各關節的運動。
[0050]該機器人的底座設有控制器安裝槽，該控制裝置安裝在該安裝槽內。
[0051]請繼續參閱圖6，為控制裝置470與機器人各關節執行機構之間的連接關系示意圖。
[0052]控制裝置470的四個驅動控制通道分別與機器人的四個電控電動執行機構410、420、430及440電連接。
[0053]控制裝置470的中央處理器通過CAN總線分別與兩個分布式控制執行機構450和460通訊連接。
[0054]控制裝置470的互聯網模塊與網關480通訊連接。
[0055]本實施例的機器人既支持集成式的控制，又支持分布式的控制，具有很大的機動性，控制裝置能直接控制多達四個由電機驅動的關節和多個分布式的機器人關節。機器人關節的增加可以采用積木式隨時增加。并且，該控制裝置具備互聯網的功能，能為智能加工、質量管理提供了渠道。四關節集成式控制減少了控制器的成本，減輕了控制器的重量，縮小了控制器的體積，降低了控制器的能耗。它的通用性更有利于機器人的發展。
[0056]以上僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種混合式機器人控制裝置，適用于多關節的機器人，所述機器人包括采用集中式控制的至少一個第一類關節和/或采用分布式控制的至少一個第二類關節，其特征在于，所述控制器裝置包括中央處理器、集中式控制模塊、及通訊模塊: 所述中央處理器包括集中式控制模塊和分布式控制模塊，所述集中式控制模塊設有至少一個驅動控制通道，所述驅動控制通道的數量大于或等于所述第一類關節的數量，每個驅動控制通道與一個集中式關節驅動模塊連接，每個集中式關節驅動模塊與一個所述第一類關節的伺服電機電連接，以實現對所述第一類關節的集中控制； 所述分布式控制模塊通過所述通訊模塊與所述第二類關節的分布式關節驅動連接，以實現對所述第二類關節的分布式控制。2.如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述中央處理器還設有互聯網控制模塊，所述控制裝置還包括網關，所述互聯網控制模塊與所述通訊模塊連接，所述通訊模塊與所述網關連接，所述互聯網控制模塊通過所述網關與互聯網通訊并接受所述互聯網控制的信號對集中式和分布式的關節驅動控制器進行分別和協調控制。3.如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述集中式關節驅動模塊設有四個驅動控制通道。4.如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述通訊模塊通過控制器局域網CAN總線與分布式控制模塊通訊連接。5.如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還設有信號處理模塊，所述信號處理模塊與所述中央處理器通訊連接，將接收的信號處理后發送給所述中央處理器。6.如權利要求1至5任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還設有附加控制模塊，所述附加控制模塊與所述中央處理器通訊連接。7.如權利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還設有外殼，所述外殼設有第一接口及第二接口，所述中央處理器、所述集中式關節驅動模塊及所述通訊模塊設于所述外殼之中，所述第一接口與所述集中式關節驅動模塊的驅動控制通道連接，所述第二接口與所述通訊模塊連接。
【文檔編號】B25J9/16GK205674208SQ201620242689
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月6日 公開號201620242689.3, CN 201620242689, CN 205674208 U, CN 205674208U, CN-U-205674208, CN201620242689, CN201620242689.3, CN205674208 U, CN205674208U
【發明人】劉貽樟, 張志輝, 陳愛美
【申請人】廣東戈蘭瑪汽車系統有限公司