機器人及其示教器通信系統的制作方法

機器人及其示教器通信系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機器人及其示教器通信系統。該機器人示教器通信系統包括：示教器，用于將接收到的指令組合成數據包發送，其中，指令為用于對機器人進行控制的指令；以及控制器，與示教器連接，用于接收示教器發送的數據包，根據數據包中的指令控制機器人的運行，其中，控制器包括解析器，解析器用于解析數據包，得到數據包中的指令。通過本實用新型，達到了提高控制器和示教器之間通信效率的效果。
【專利說明】
機器人及其示教器通信系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及機器人領域，具體而言，涉及一種機器人及其示教器通信系統。
【背景技術】
[0002]通信系統是用于完成信息傳輸過程的技術系統。在機器人領域，例如，工業機器人領域，通信機構是機器人示教器和控制器之間的溝通橋梁，故選擇一種數據傳輸速率高、傳輸穩定、具有可拓展性且性價比高的通信方式將大大提升示教器的性能。在工業領域中，常用的通信方式有:串行通信、并行通信、USB通信、以太網通信等等。由于以太網具有性價比高、傳輸距離遠、多種傳輸介質可選、組網容易、速率高等優勢，采用以太網通信使得示教器的性能更加優良。
[0003]傳統的工業機器人的示教器與控制器之間用網線連接，采用基于傳輸控制協議/因特網互聯協議(Transmiss1n Control Pro toco I/Internet Protocol，簡稱為 TCP/IP)的以太網通信系統，提供端到端服務的有兩種傳輸協議:周期性信息采用用戶數據報協議(User Datagram Protocol，簡稱為UDP)，非周期性信息采用TCP JDP只是將分組的數據報從一個主機發送到另一臺主機，但被發送的數據報能否完整的到達另一端是不能保證的。而且周期性信息和非周期性信息在同一線程，容易出現通訊堵塞問題。現有技術中，解析器(Decoder)運行在示教器中，由于數據處理周期比較長，這樣的示教器通信系統使得數據傳輸的精確度和安全性很低，在工業生產中時常因為通信效率低，延誤數據傳輸造成巨大的經濟損失，因此要提高數據傳輸的精確性和安全性。
[0004]針對相關技術中控制器和示教器之間通信效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的主要目的在于提供一種機器人及其示教器通信系統，以解決控制器和示教器之間通信效率低的問題。
[0006]為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種機器人示教器通信系統，該系統包括:示教器，用于將接收到的指令組合成數據包發送，其中，指令為用于對機器人進行控制的指令；以及控制器，與示教器連接，用于接收示教器發送的數據包，根據數據包中的指令控制機器人的運行，其中，控制器包括解析器，解析器用于解析數據包，得到數據包中的指令。
[0007]進一步地，控制器還包括:第一超時提醒機構，與解析器連接，用于在控制器向示教器發送狀態信息時開始計時，如果在第一預設時間內沒有接收到示教器對狀態信息的回復信息，則發出超時提醒，其中，狀態信息為機器人運行的狀態信息。
[0008]進一步地，示教器通信系統還包括:非周期性通信機構，與控制器和示教器連接，用于通過非周期通信線程發送指令至控制器以及通過非周期通信線程接收控制器發送的非周期性的狀態信息。
[0009]進一步地，示教器通信系統還包括:周期性通信機構，與控制器和示教器連接，用于通過周期通信線程發送指令至控制器以及通過周期通信線程接收控制器發送的周期性的狀態信息。
[0010]進一步地，示教器包括:顯示屏幕，用于顯示控制器向示教器發送的狀態信息。
[0011 ]進一步地，控制器還包括:服務器，與解析器連接，用于根據解析器得到的數據包中的指令的指令類型將指令發送至與指令類型對應的指令處理機構。
[0012]進一步地，指令處理機構包括:配置指令處理機構，與服務器連接，用于根據服務器發送的配置指令執行控制，其中，配置指令為用于對機器人系統進行配置的指令;命令指令處理機構，與服務器連接，用于根據服務器發送的命令指令執行控制，其中，命令指令為用于對機器人的動作進行設置的指令。
[0013]進一步地，示教器包括:客戶端，用于通過人機界面接口接收指令，并將指令組合成數據包發送至控制器。
[0014]進一步地，示教器還包括:第二超時提醒機構，與客戶端連接，用于在示教器向控制器發送指令時開始計時，如果在第二預設時間內沒有接收到控制器對指令的回復信息，則發出超時提醒。
[0015]為了實現上述目的，根據本實用新型的另一方面，還提供了一種機器人，該機器人包括本實用新型提供的機器人示教器通信系統。
[0016]本實用新型通過示教器，用于將接收到的指令組合成數據包發送，其中，指令為用于對機器人進行控制的指令；以及控制器，與示教器連接，用于接收示教器發送的數據包，根據數據包中的指令控制機器人的運行，其中，控制器包括解析器，解析器用于解析數據包，得到數據包中的指令，解決了控制器和示教器之間通信效率低的問題，進而達到了提高控制器和示教器之間通信效率的效果。
【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據本實用新型第一實施例的機器人示教器通信系統的示意圖；
[0019]圖2是根據本實用新型實施例的命令指令和配置指令的示意圖；以及
[0020]圖3是根據本實用新型第二實施例的機器人示教器通信系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0022]為了使本技術領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0023]需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0024]本實用新型實施例提供了一種機器人示教器通信系統。
[0025]圖1是根據本實用新型第一實施例的機器人示教器通信系統的示意圖，如圖1所示，該系統包括:
[0026]示教器10，用于將接收到的指令組合成數據包發送。
[0027]示教器10是機器人示教器10，機器人可以是工業機器人，其中，接收到的指令為用于對機器人進行控制的指令。指令可以是用戶通過控制面板等輸入設備向示教器10手動輸入的，也可以是通過無線通信接口等向示教器10輸入的，示教器10將接收到的指令組合成數據包，示教器10可以通過打包的方式將接收到的指令組合成數據包，通過將指令組合成數據包發送可以提高數據的傳輸效率，減少傳輸過程中的數據丟失。示教器10將接收到的指令組合成數據包發送至控制器20。
[0028]控制器20，與示教器10連接，用于接收示教器10發送的數據包，根據數據包中的指令控制機器人的運行。
[0029]控制器20接收示教器10發送的數據包，其中，控制器20包括解析器，解析器用于解析數據包，得到數據包中的指令。解析器對接收到的數據包進行解析，得到數據包中的指令信息。現有技術中，解析器運行在示教器10中，示教器10是分時系統，數據處理速度比較慢，例如，數據處理周期通常為幾百毫秒;而控制器20為實時系統，其中，實時系統是指系統能計時相應外部事件的請求，在規定的時間內完成對該事件的處理，并控制所有實時任務協調一致的運行的系統，現有技術中，機器人的通信系統中，解析器運行在示教器10的分時系統中，通信速度慢。控制器20中的數據更新和處理更快，例如，控制器20中的數據處理周期為2毫秒，數據與底層的數據處理等機構的聯系更緊密，因此將解析器運行在控制器20中，能夠提高數據的處理速度，提高數據的發送和接收的速度，因此提高了控制器20和示教器1之間的通信效率。
[0030]可選地，控制器20還包括:服務器，與解析器連接，用于根據解析器得到的數據包中的指令的指令類型將指令發送至與指令類型對應的指令處理機構。
[0031]控制器20包括服務器，解析器在將接收到的數據包解析，得到數據包中的指令信息之后，將指令信息傳送至服務器，服務器對接收到的指令信息進行分析和判斷，根據指令信息中的指令類型，將指令發送至與指令類型對應的指令處理機構，由對應的指令處理機構處理指令。其中，指令類型可以分為兩類，配置指令和命令指令。
[0032]可選地，指令處理機構包括:配置指令處理機構和命令指令處理機構，配置指令處理機構與服務器連接，用于根據服務器發送的配置指令執行控制；其中，配置指令為用于對機器人系統進行配置的指令;命令指令處理機構與服務器連接，用于根據服務器發送的命令指令執行控制，其中，命令指令為用于對機器人的動作進行設置的指令。例如，配置指令可以是對機器人的系統進行配置的指令，例如，設置機器人零點位置，限位，系統錯誤信息等類型的指令。命令指令可以是對機器人運行的動作進行設置的指令，例如，前進，后退，抬手等類型的指令。配置指令處理機構處理配置指令，命令指令處理機構處理命令指令，其中，配置指令往往設置一次即保存到系統中，直至下一次配置指令對該配置更改之前，一直使用。例如，對于機器人的零點位置設置后，每次的機器人停止運行后都會以該零點位置作為復位位置。而命令指令往往只執行一次，執行后不保存，例如，對機器人發出抬手命令指令，機器人執行抬手動作之后，命令即結束，一般不保存。機器人結束運行后，命令指令不會對下次運行產生影響。配置指令處理機構和命令指令處理機構所處理的指令也可以根據用戶需要進行調整和設置，圖2是根據本實用新型實施例的命令指令和配置指令的示意圖，如圖2所示，例如，配置指令處理機構可以處理的指令有機器人配置(Robot Config)指令，運動控制配置(CNC Config)指令和軸配置(Axis Congifg_01_06)指令。命令指令處理機構可以處理的指令有輸入/輸出命令(I/O)，系統命令(pSYS)，運動控制命令(pCNC)和軸命令(pAxis)。服務器將指令發送至與指令類型對應的指令處理機構，由對應的指令處理機構處理指令，能夠提高指令識別和處理的效率，將配置指令和命令指令分開，由對應的指令處理機構處理指令，可以在更短的時間內控制機器人根據指令運行或設置，提高了數據處理的效率。
[0033]可選地，控制器20還包括:第一超時提醒機構，與解析器連接，用于在控制器20向示教器10發送狀態信息時開始計時，如果在第一預設時間內沒有接收到示教器10對狀態信息的回復信息，則發出超時提醒，其中，狀態信息為機器人運行的狀態信息。
[0034]在機器人運行過程中，控制器20能夠獲取機器人的運行狀態信息，將狀態信息反饋至示教器10，控制器20向示教器10發送狀態信息。在控制器20向示教器10發送狀態信息時，第一超時提醒機構開始計時，由于示教器10在接收到狀態信息時，會發出對該狀態信息的回復信息，因此，如果在第一預設時間內沒有接收到示教器10的回復信息，則發出超時提醒，其中，超時提醒可以是多種類型的提醒，例如，超時提醒可以是聲音提醒，也可以是信號燈閃爍的方式提醒，還可以是在顯示屏幕上顯示提醒信號的方式提示。通過第一超時提醒機構對超時沒有接收到的信息進行提醒，能夠對傳輸過程中的通訊故障及時做出提示，方便用戶及時對通訊故障進行檢修，提高工作效率。
[0035]可選地，示教器10包括:客戶端，用于通過人機界面接口接收指令，并將指令組合成數據包發送至控制器20。
[0036]示教器10包括客戶端，客戶端可以接收指令，然后將指令打包成數據包發送至控制器20，客戶端可以通過人機界面接口接收指令，人機界面接口可以是輸入面板，也可以是其他類型的能夠進行人機交互的輸入接口。
[0037]可選地，示教器10包括:顯示屏幕，用于顯示控制器20向示教器10發送的狀態信息。例如，示教器10的顯示屏幕可以是示教器10的客戶端的顯示屏幕，客戶端的顯示屏幕可以用來顯示控制器20向示教器10發送的狀態信息，例如，機器人正在執行前進動作等狀態信息，也可以是在專門設置的顯示機器人的狀態信息的顯示屏幕上顯示。通過在示教器10的顯示屏上顯示機器人的狀態信息可以方便用戶了解機器人的運行狀態。
[0038]可選地，示教器10還包括:第二超時提醒機構，與客戶端連接，用于在示教器10向控制器20發送指令時開始計時，如果在第二預設時間內沒有接收到控制器20對指令的回復信息，則發出超時提醒。
[0039]示教器10向控制器20發送指令，可以是以數據包的形式發送的指令，在控制器20接收到指令之后，會向示教器10發送回復消息，第二超時提醒機構，在示教器10向控制器20發送指令時開始計時，如果在第二預設時間內沒有接收到控制器20對指令的回復消息，則發出超時提醒，第二超時提醒機構發出的超時提醒可以與第一超時提醒機構發出的相同，也可以不同，通過對通信超時發出提醒，可以方便用戶及時對通訊故障進行檢修，進而提高工作效率。
[0040]可選地，示教器通信系統還包括:非周期性通信機構，與控制器20和示教器10連接，用于通過非周期通信線程發送指令至控制器20以及通過非周期通信線程接收控制器20發送的非周期性的狀態信息。
[0041]可選地，示教器通信系統還包括:周期性通信機構，與控制器20和示教器10連接，用于通過周期通信線程發送指令至控制器20以及通過周期通信線程接收控制器20發送的周期性的狀態信息。
[0042]示教器通信系統的非周期性通信機構和周期性通信機構分開，分別用于發送非周期性指令和周期性指令，以及分別接收非周期性的狀態信息和周期性的狀態信息。其中，命令指令通常是周期指令，例如，命令指令為前進，則示教器10將前進指令通過周期性通信機構發送至控制器，控制器將前進指令周期性的發送至機器人，例如，每隔0.5秒向機器人發送一次前進指令，以使機器人一直執行前進動作。配置指令通常是非周期指令，配置指令通過非周期性通信機構發送至控制器。
[0043]在本實用新型實施例中，非周期性通信機構和周期性通信機構都通過傳輸控制協議(Transmiss1n Control Protocol，簡稱為TCP)通信，代替了現有技術中采用的用戶數據報協議(User Datagram Protocol，簡稱為UDP)通信，解決了控制器20和示教器10之間通信時的數據丟失和通訊堵塞問題，保證了數據傳輸的精確性和安全性。
[0044]機器人的示教器10和控制器20之間可以通過網線連接，也可以通過無線WIFI連接，示教器10和控制器20之間通過TCP協議實現通信，解析器運行在控制器20的實時系統中。TCP協議不僅會將應用程序給它的數據分為一個個合適的組(也即數據包)交給下層，而且會確認接收到的分組，可以通過設置超時時鐘(也即第一超時提醒機構和第二超時提醒機構)來確認發送的數據是否被收到等，因此TCP協議可以提供給通信的兩個主機高可靠性的數據通信。
[0045]該實施例采用示教器10將接收到的指令組合成數據包發送，其中，指令為用于對機器人進行控制的指令，控制器20，與示教器10連接，用于接收示教器10發送的數據包，根據數據包中的指令控制機器人的運行，其中，控制器20包括解析器，解析器用于解析數據包，得到數據包中的指令，從而解決了控制器20和示教器10之間通信效率低的問題，進而達到了提高控制器20和示教器10之間通信效率的效果。
[0046]圖3是根據本實用新型第二實施例的機器人示教器通信系統的示意圖，該實施例可以作為上述第一實施例的優選實施方式，如圖3所示，該系統包括:示教器10和控制器20。
[0047]示教器10包括客戶端101和輸入接口102。
[0048]控制器20包括解析器201，服務器202，配置指令處理機構203和命令指令處理機構204。
[0049]在一個可選的應用場景中，通過示教器10中的輸入接口102接收指令，客戶端101將接收到的指令組合打包成數據包(DataPack)發送至控制器20中的解析器201，解析器201將接收到的數據包進行解析，得到數據包中的指令信息，然后將指令信息傳送至服務器202，服務器202分析并判斷該指令信息中指令的類型是配置指令還是命令指令，在判斷出結果之后，根據指令的類型將指令信息發送至對應的配置指令處理機構203或命令指令處理機構204，由配置指令處理機構203或命令指令處理機構204對指令信息進行進一步處理，得到能夠被機器識別的指令信息，進而控制機器人運行。通過將解析器201運行在控制器20中，能夠提高解析器接收指令的頻率，縮短處理數據的周期，進而提高了示教器10和控制器20之間的通信效率。
[0050]優選地，控制器20能夠讀取機器人的任意運行狀態信息，將狀態信息按照反向流程反饋給服務器202，服務器202識別狀態信息，將狀態信息經過解析器打包成數據包，然后將數據包反饋至示教器10，示教器10的客戶端將數據包處理后顯示在客戶端101的顯示屏上，方便操作人員掌握機器人的運行狀態。
[0051]本實用新型實施例還提供了一種機器人，該機器人包括本實用新型實施例的機器人示教器通信系統。
[0052]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種機器人示教器通信系統，其特征在于，包括: 示教器，用于將接收到的指令組合成數據包發送，其中，所述指令為用于對機器人進行控制的指令;以及 控制器，與所述示教器連接，用于接收所述示教器發送的數據包，根據所述數據包中的指令控制機器人的運行，其中，所述控制器包括解析器，所述解析器用于解析所述數據包，得到所述數據包中的指令。2.根據權利要求1所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述控制器還包括: 第一超時提醒機構，與所述解析器連接，用于在所述控制器向所述示教器發送狀態信息時開始計時，如果在第一預設時間內沒有接收到所述示教器對所述狀態信息的回復信息，則發出超時提醒，其中，所述狀態信息為機器人運行的狀態信息。3.根據權利要求2所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述示教器通信系統還包括: 非周期性通信機構，與所述控制器和所述示教器連接，用于通過非周期通信線程發送所述指令至所述控制器以及通過所述非周期通信線程接收所述控制器發送的非周期性的所述狀態信息。4.根據權利要求2所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述示教器通信系統還包括: 周期性通信機構，與所述控制器和所述示教器連接，用于通過周期通信線程發送所述指令至所述控制器以及通過所述周期通信線程接收所述控制器發送的周期性的所述狀態?目息O5.根據權利要求2所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述示教器包括: 顯示屏幕，用于顯示所述控制器向所述示教器發送的所述狀態信息。6.根據權利要求1所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述控制器還包括: 服務器，與所述解析器連接，用于根據所述解析器得到的所述數據包中的指令的指令類型將所述指令發送至與所述指令類型對應的指令處理機構。7.根據權利要求6所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述指令處理機構包括: 配置指令處理機構，與所述服務器連接，用于根據所述服務器發送的配置指令執行控制，其中，所述配置指令為用于對機器人系統進行配置的指令； 命令指令處理機構，與所述服務器連接，用于根據所述服務器發送的命令指令執行控制，其中，所述命令指令為用于對機器人的動作進行設置的指令。8.根據權利要求1所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述示教器包括: 客戶端，用于通過人機界面接口接收所述指令，并將所述指令組合成數據包發送至所述控制器。9.根據權利要求8所述的機器人示教器通信系統，其特征在于，所述示教器還包括: 第二超時提醒機構，與所述客戶端連接，用于在所述示教器向所述控制器發送所述指令時開始計時，如果在第二預設時間內沒有接收到所述控制器對所述指令的回復信息，則發出超時提醒。10.—種機器人，其特征在于，包括權利要求1至9中任一項所述的機器人示教器通信系CO
【文檔編號】G05B19/04GK205620710SQ201620312851
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月13日
【發明人】朱茂娟, 王林冰, 曾奇, 王鑫, 段堯, 楊裕才, 古鵬, 晏晚君, 李晨杰, 李健斌, 彭月, 薛冰梅, 韓冰
【申請人】珠海格力智能裝備有限公司