節能型多頻段工業機器人無線示教控制器的制造方法
【專利摘要】一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，該控制器包括按鈕開關、無線發射接收模塊、供電電源、處理器、功能鍵盤區、顯示屏；所述按鈕開關通過控制電路的啟閉，可實現該按鈕開關在示教控制器相應控制功能；所述無線發射接收模塊與按鈕開關及處理器相連，且無線發射接收模塊具有不同頻段；功能鍵盤區與處理器及顯示屏相連，所述功能鍵盤區包括對機器人進行示教編程所需的所有操作鍵和按鈕，用以實現對機器人進行示教操作、對程序文件進行編輯管理、示教檢查、再現運行等功能，同時將必要的操作提示、報警信息、程序文件等顯示到顯示屏上；供電電源為無線示教控制器的供電設備，供電電源與無線發射接收模塊相連。
【專利說明】節能型多頻段工業機器人無線示教控制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種能夠同時控制多個/單獨控制一個工業機器人的節能型的無線示教控制器，尤其涉及一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，屬于機器人控制領域。
【背景技術】
[0002]全球制造業自動化的轉型需求，極大地帶動了自動化裝備市場的發展。在第三次工業革命推動下，全球或將引爆工業機器人市場需求。
[0003]傳統的手持示教控制器與主控制器的通訊線纜對編程操控人員造成了束縛，對操控的安全性和方便性造成極大影響，因此，無線示教控制器應運而生。
[0004]例如，申請公布號CN 103092174A的專利公開了一種工業機器人無線示教控制器。文獻中，實現了手持示教器與主控制器的無線通訊連接，極大地方便了機器人編程操作人員，減少了勞動力和生產成本。
[0005]然而，隨著生產流程的一體化、多機器人協同工作的實現，其無線示教器的數量也不斷增加，用戶對目標機器人的示教控制器的選擇容易造成混淆，導致因示教控制器的混亂而造成操作錯誤。同時，大量無線示教器的使用，也造成了供電能耗的浪費。因此，節能型多頻段工業機器人無線示教控制器具有良好的市場前景。
【發明內容】
[0006]為了克服現有不足，本發明的目的在于提供一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，能夠輕松實現同時控制多個/單獨控制一個工業機器人。
[0007]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，該控制器包括按鈕開關、無線發射接收模塊、供電電源、處理器、功能鍵盤區、顯示屏；所述按鈕開關通過控制電路的啟閉，可實現該按鈕開關在示教控制器相應控制功能；所述無線發射接收模塊與按鈕開關及處理器相連，且無線發射接收模塊具有不同頻段；功能鍵盤區與處理器及顯示屏相連，所述功能鍵盤區包括對機器人進行示教編程所需的所有操作鍵和按鈕，用以實現對機器人進行示教操作、對程序文件進行編輯管理、示教檢查、再現運行等功能，同時將必要的操作提示、報警信息、程序文件等顯示到顯示屏上；供電電源為無線示教控制器的供電設備，供電電源與無線發射接收模塊相連。
[0008]所述供電電源可采用太陽能蓄電池和備用電池兩種供電方式；當有光照時由太陽能蓄電池蓄電；當蓄電池儲量不足時，可以開啟備用電池電源。備用電池電源既可以直接給交流負載供電，又可以經整流器后給蓄電池充電。
[0009]所述無線發射接收模塊包括多頻天線、分路器、濾波器、接收模塊、示教盒處理器、發射模塊；多頻天線與分路器相連，多頻天線用以接收目標機器人發出的射頻模塊；分路器與濾波器相連，濾波器與接收模塊相連，接收模塊與示教盒處理器相連，示教盒處理器與發射模塊相連；無線發射接收模塊設置的頻段數與控制的機器人數相同。
[0010]當多頻段工業機器人無線示教控制器的按鈕開關被按下時，即開關閉合，其相應頻段的電路連通，能夠進行無線通訊。
[0011]由目標機器人發出的射頻信號通過示教控制器的多頻天線接收，經分路器進行窄帶選頻濾波，將信號分配到不同頻段信道中。分路后的信號分別進入各頻率帶的濾波器，從而選出有用信號，濾波后的信號由接收模塊接收，經放大、解調作用，使射頻信號變為基帶信號后，進入示教盒處理器，經由對功能鍵盤區的輸入程序、指令，示教盒處理器進行處理運算；處理后的信號經由發射模塊，將基帶信號變為通帶信號，搬移到所需頻段上并以足夠的功率發射出去，由對應頻段的目標機器人進行接收處理，控制機器人進行預期動作。
[0012]根據本發明的一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器控制多個機器人的方法，包括以下步驟:
[0013]SI將示教控制器切換為待機模式，啟動無線示教控制器和目標機器人。
[0014]S2判斷選擇的多個目標機器人是否有運動軌跡一致的情況，若有，可同時按下相同軌跡機器人的對應的按鈕開關，使示教控制器與幾個相同軌跡的機器人建立無線連接；若無，則按下某個目標機器人的對應的按鈕開關，使示教控制器與某機器人建立無線連接。
[0015]S3判斷示教控制器中是否存有已設定完成的正確程序，若有，則將示教控制器切換為再現模式；若無，則將示教控制器切換為示教模式。
[0016]S4當切換為示教模式時，使用示教控制的功能鍵盤區進行示教編程，使得機器人運動軌跡滿足用戶要求。
[0017]S5進行示教檢查，檢查無誤后將示教程序存儲。
[0018]S6判斷是否所有目標機器人都進行了程序設定，若是，則將示教控制器切換為再現模式；若否，則進行下一個機器人的程序設定，重復步驟S2-S6。
[0019]S7將每個目標機器人的動作程序依次設定，并按下所有需要運行并將其程序設定完成后的目標機器人對應的按鈕開關，使得對應電路連通，建立無線連接，實現實時通訊。
[0020]S8按下示教控制器的的鍵盤區的運行按鈕，所有目標機器人會按照選定的程序進行再現運行，完成預期作業軌跡。
[0021 ] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。
[0022]通過本發明，可實現多個工業機器人同時無線控制或每個工業機器人單獨無線控制，無示教盒與控制柜之間的通訊電纜的束縛，給編程操作人員帶來極大的方便，提高了生產效率，節約了生產成本；太陽能蓄電池和備用電池兩種供電方式，起到了節能環保的效.、/■
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【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是根據本發明無線示教控制器的結構示意框圖。
[0024]圖2是根據本發明無線示教控制器的無線通訊原理圖。
[0025]圖3是根據本發明無線示教控制器控制多機器人步驟圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發明節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，包括4個與4個目標機器人對應的按鈕開關，稱為按鈕開關I?4。按鈕開關I?4分別與315MHz、433MHz、868MHz,915MHz頻段的濾波器、si4432無線模塊及示教控制器的處理器相連接。
[0027]如圖2所示，當按鈕開關I閉合時，315MHz頻段所對應的線路I連通，同時目標機器人I開機，目標機器人的發射接收模塊與無線示教控制器的線路I的發射接收模塊的頻率相等，同為315MHZ。機器人I發出的射頻信號由示教控制器的多頻天線接收，經分路器進行窄帶選頻濾波，將信號分配到315MHz的頻段信道中，經315HMZ帶通濾波器選出有用信號，進入接收模塊，經放大、解調作用，使射頻信號變為基帶信號后，進入示教控制器處理器。根據已存儲的程序或操作人員的現場操作指令，處理器進行響應并進行處理運算，處理后的信號經由發射模塊，將基帶信號變為通帶信號，搬移到315MHz頻段上并以20dbm(10mw)的功率發射出去，由機器人I的接收模塊接收，傳遞給機器人I的處理器進行處理，處理器輸出的控制信號輸入到各軸驅動器，驅動器控制電機運轉，進而使得機器人I進行預期動作。若同時按下多個按鈕開關，其作用原理與單獨按下某個開關相同，即可實現與按鈕開關對應的多個目標機器人同時無線控制。
[0028]如圖3所示，無線示教控制器共有待機、示教和再現三種模式工作狀態。模式轉換開關切換為待機模式，示教控制器的鍵盤功能區無效；模式轉換開關切換為示教模式，機器人可進行示教操作；模式轉換開關切換為再現模式，機器人可進行再現操作。
[0029]在選擇目標機器人時，假如機器人I與2有相同的作業軌跡，則可按下按鈕開關I和2，對兩個機器人同時進行示教設置。若各機器人進行不同的作業軌跡，則需對各機器人分別進行不同的示教設置。
[0030]假設沒有作業軌跡相同的目標機器人，即每個機器人均需示教設置。將示教控制器切換為待機模式，啟動機器人和示教控制器之后，查看示教控制器中是否存有目標機器人I的已設定完成的正確程序。若有，則將示教控制器切換為再現模式；若無，則將示教控制器切換為示教模式。
[0031]當切換為示教模式時，使用示教控制的鍵盤區進行示教編程，使得機器人運動軌跡滿足用戶要求。進行示教檢查，檢查無誤后將目標機器人I的示教程序存儲。
[0032]以同樣的方法依次對4個目標機器人的動作程序進行設定。當所有機器人都進行了程序設定并檢查完成之后，將示教控制器切換為再現模式，按下4個目標機器人對應的按鈕開關I?4。按下示教控制器的鍵盤區的運行按鈕，4個目標機器人將按照設定的程序進行再現運行，完成預期作業軌跡。
[0033]當示教控制器中存有目標機器人的動作程序時，即可免去示教操作，直接將模式開關切換為再現模式，將已存儲程序進行再現運行，避免大量重復性工作。
【權利要求】
1.一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，其特征在于:該控制器包括按鈕開關、無線發射接收模塊、供電電源、處理器、功能鍵盤區、顯示屏；所述按鈕開關通過控制電路的啟閉，可實現該按鈕開關在示教控制器相應控制功能；所述無線發射接收模塊與按鈕開關及處理器相連，且無線發射接收模塊具有不同頻段；功能鍵盤區與處理器及顯示屏相連，所述功能鍵盤區包括對機器人進行示教編程所需的所有操作鍵和按鈕，用以實現對機器人進行示教操作、對程序文件進行編輯管理、示教檢查、再現運行等功能，同時將必要的操作提示、報警信息、程序文件等顯示到顯示屏上；供電電源為無線示教控制器的供電設備，供電電源與無線發射接收模塊相連； 所述供電電源可采用太陽能蓄電池和備用電池兩種供電方式；當有光照時由太陽能蓄電池蓄電；當蓄電池儲量不足時，可以開啟備用電池電源；備用電池電源既可以直接給交流負載供電，又可以經整流器后給蓄電池充電； 所述無線發射接收模塊包括多頻天線、分路器、濾波器、接收模塊、示教盒處理器、發射模塊；多頻天線與分路器相連，多頻天線用以接收目標機器人發出的射頻模塊；分路器與濾波器相連，濾波器與接收模塊相連，接收模塊與示教盒處理器相連，示教盒處理器與發射模塊相連；無線發射接收模塊設置的頻段數與控制的機器人數相同。
2.根據權利要求1所述的一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，其特征在于:當多頻段工業機器人無線示教控制器的按鈕開關被按下時，即開關閉合，其相應頻段的電路連通，能夠進行無線通訊； 由目標機器人發出的射頻信號通過示教控制器的多頻天線接收，經分路器進行窄帶選頻濾波，將信號分配到不同頻段信道中；分路后的信號分別進入各頻率帶的濾波器，從而選出有用信號，濾波后的信號由接收模塊接收，經放大、解調作用，使射頻信號變為基帶信號后，進入示教盒處理器，經由對功能鍵盤區的輸入程序、指令，示教盒處理器進行處理運算；處理后的信號經由發射模塊，將基帶信號變為通帶信號，搬移到所需頻段上并以足夠的功率發射出去，由對應頻段的目標機器人進行接收處理，控制機器人進行預期動作。
3.根據權利要求1所述的一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，其特征在于:一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器控制多個機器人的方法，包括以下步驟: Si將示教控制器切換為待機模式，啟動無線示教控制器和目標機器人； S2判斷選擇的多個目標機器人是否有運動軌跡一致的情況，若有，可同時按下相同軌跡機器人的對應的按鈕開關，使示教控制器與幾個相同軌跡的機器人建立無線連接；若無，則按下某個目標機器人的對應的按鈕開關，使示教控制器與某機器人建立無線連接； S3判斷示教控制器中是否存有已設定完成的正確程序，若有，則將示教控制器切換為再現模式；若無，則將示教控制器切換為示教模式； S4當切換為示教模式時，使用示教控制的鍵盤區進行示教編程，使得機器人運動軌跡滿足用戶要求； S5進行示教檢查，檢查無誤后將示教程序存儲； S6判斷是否所有目標機器人都進行了程序設定，若是，則將示教控制器切換為再現模式；若否，則進行下一個機器人的程序設定，重復步驟S2-S6 ； S7將每個目標機器人的動作程序依次設定，并按下所有需要運行并將其程序設定完成后的目標機器人對應的按鈕開關，使得對應電路連通，建立無線連接，實現實時通訊； S8按下示教控制器的的功能鍵盤區的運行按鈕，所有目標機器人會按照選定的程序進行再現運行，完成預期作業軌跡。
4.根據權利要求1所述的一種節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，其特征在于:本發明節能型多頻段工業機器人無線示教控制器，包括4個與4個目標機器人對應的按鈕開關，稱為按鈕開關I?4 ;按鈕開關I?4分別與315MHz、433MHz、868MHz、915MHz頻段的濾波器、si4432無線模塊及示教控制器的處理器相連接； 當按鈕開關I閉合時，315MHz頻段所對應的線路I連通，同時目標機器人I開機，目標機器人的發射接收模塊與無線示教控制器的線路I的發射接收模塊的頻率相等，同為315MHz ;機器人I發出的射頻信號由示教控制器的多頻天線接收，經分路器進行窄帶選頻濾波，將信號分配到315MHz的頻段信道中，經315HMZ帶通濾波器選出有用信號，進入接收模塊，經放大、解調作用，使射頻信號變為基帶信號后，進入示教控制器處理器；根據已存儲的程序或操作人員的現場操作指令，處理器進行響應并進行處理運算，處理后的信號經由發射模塊，將基帶信號變為通帶信號，搬移到315MHz頻段上并以20dbm的功率發射出去，由機器人I的接收模塊接收，傳遞給機器人I的處理器進行處理，處理器輸出的控制信號輸入到各軸驅動器，驅動器控制電機運轉，進而使得機器人I進行預期動作；若同時按下多個按鈕開關，其作用原理與單獨按下某個開關相同，即可實現與按鈕開關對應的多個目標機器人同時無線控制； 無線示教控制器共有待機、示教和再現三種模式工作狀態；模式轉換開關切換為待機模式，示教控制器的鍵盤功能區無效；模式轉換開關切換為示教模式，機器人可進行示教操作；模式轉換開關切換為再現模式，機器人可進行再現操作； 在選擇目標機器人時，假如機器人I與2有相同的作業軌跡，則可按下按鈕開關I和2，對兩個機器人同時進行示教設置；若各機器人進行不同的作業軌跡，則需對各機器人分別進行不同的示教設置； 假設沒有作業軌跡相同的目標機器人，即每個機器人均需示教設置；將示教控制器切換為待機模式，啟動機器人和示教控制器之后，查看示教控制器中是否存有目標機器人I的已設定完成的正確程序；若有，則將示教控制器切換為再現模式；若無，則將示教控制器切換為示教模式； 當切換為示教模式時，使用示教控制的鍵盤區進行示教編程，使得機器人運動軌跡滿足用戶要求；進行示教檢查，檢查無誤后將目標機器人I的示教程序存儲； 以同樣的方法依次對4個目標機器人的動作程序進行設定；當所有機器人都進行了程序設定并檢查完成之后，將示教控制器切換為再現模式，按下4個目標機器人對應的按鈕開關I?4 ;按下示教控制器的鍵盤區的運行按鈕，4個目標機器人將按照設定的程序進行再現運行，完成預期作業軌跡； 當示教控制器中存有目標機器人的動作程序時，即可免去示教操作，直接將模式開關切換為再現模式，將已存儲程序進行再現運行，避免大量重復性工作。
【文檔編號】G05B19/418GK104238514SQ201410453823
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月6日 優先權日:2014年9月6日
【發明者】張亞軍, 孫銘, 潘日, 莊儉, 吳大鳴 申請人:北京化工大學