一種基于電力載波技術的機器人通訊系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機器人自動化技術領域，尤其涉及一種基于電力載波技術的機器人通訊系統及方法。
【背景技術】
[0002]電力載波是電力系統特有的通信方式，電力載波技術在現有的產品應用方面已經開始推廣應用，如智能家居控制網、遠程抄表系統、遠程路燈監控系統、電梯實現遠程呼梯等。而電力載波通訊技術是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術，其最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳遞。
[0003]而現有機器人工作站中機器人總控通訊方式為采用專用通訊電纜通訊方式，該通訊方式的缺點在于:耗費電纜材料的使用成本及維護成本，不利于設備使用的可靠性，尤其是在機器人使用數量很多的條件下，電纜布線數量多且雜亂，不利于維護；且通訊環境中存在電磁波干擾，影響信號傳輸的可靠性。隨著機器人自動化技術的不斷發展，如何在機器人之間采用電力載波通訊技術進行信號傳輸，仍然是很少見的。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種基于電力載波技術的機器人通訊系統及方法，旨在解決現有的機器人電纜通訊方式耗費電纜材料的使用成本及維護成本，電纜布線數量多且雜亂，不利于維護，且通訊環境中存在電磁波干擾影響信號傳輸的技術問題。
[0005]本發明是這樣實現的，一種基于電力載波技術的機器人通訊系統，包括機器人、電力線和電力載波轉換裝置，所述機器人用于將需要傳輸的信號源輸出信號轉化為標準信號，所述電力線用于通過載波方式將信號進行傳輸，所述電力載波轉換裝置與機器人相連，所述電力載波轉換裝置接收機器人發送的標準信號，將標準信號調制在一個高頻載波信號上并發射到電力線上進行傳輸，所述電力載波轉換裝置還將經過電力線傳輸的高頻調制信號從電力線路上濾出，將頻率信號解調成電壓信號發送到機器人控制器中實現遠程控制。
[0006]本發明實施例采取的技術方案還包括:還包括輸入/輸出裝置，所述輸入/輸出裝置與電力載波轉換裝置相連，用于接收電力載波轉換裝置輸出的電壓信號，將電壓信號輸入到機器人控制器中。
[0007]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述電力載波轉換裝置包括信號調制器、功率放大器和耦合發射器，所述信號調制器、功率放大器和耦合發射器依次相連，所述耦合發射器與電力線相連，信號調制器接收機器人輸出的標準信號，將標準信號以調頻或調幅的形式將標準信號調制在一個高頻載波信號上并發送至功率放大器，所述功率放大器接收信號調制器發送的高頻載波信號，對高頻載波信號進行放大處理后發送至耦合發射器，所述耦合發射器將接收的放大高頻載波信號發射到電力線上實現遠距離傳輸。
[0008]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述電力載波轉換裝置還包括信號耦合器、信號濾波器、信號解調器和信號放大器，所述信號耦合器、信號濾波器、信號解調器和信號放大器依次相連，所述信號耦合器與電力線相連，所述信號放大器與輸入/輸出裝置相連。
[0009]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述信號耦合器和信號濾波器分別將電力線傳輸的高頻載波信號進行信號耦合和信號濾波，將高頻調制信號從電力線路上濾出，并傳輸給信號解調器和信號放大器；所述信號解調器和信號放大器分別對接收的頻率信號進行解調和放大處理，將頻率信號解調成電壓信號。
[0010]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述電力載波轉換裝置還包括信號接收器，所述信號接收器一端連接電力線，另一端與信號耦合器相連，用于接收電力線傳輸的高頻信號，并將高頻信號發送至信號耦合器。
[0011]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述電力載波轉換裝置還包括阻波器，所述阻波器設置在電力線的兩端，用于保證特定頻率的工頻信號電流順利通過，并阻止高頻信號向變電站側損失。
[0012]本發明實施例米取的另一技術方案為:一種基于電力載波技術的機器人通訊方法，包括:
[0013]步驟a:通過機器人將需要傳輸的信號源輸出信號轉化為標準信號，并將標準信號發送至電力載波轉換裝置；
[0014]步驟b:電力載波轉換裝置將標準信號調制在一個高頻載波信號上，并將高頻信號發射到電力線上；
[0015]步驟c:接收高頻調制信號，通過線路耦合和信號濾波處理，將高頻調制信號從電力線上濾出，并對接收的頻率信號進行信號解調和信號放大處理，把頻率信號解調成電壓信號;
[0016]步驟d:通過輸入/輸出裝置將電壓信號輸入到機器人控制器中進行數據處理和控制計算，并輸出控制信號以實現遠程控制。
[0017]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述步驟b還包括:對高頻信號進行放大處理后，將放大后的高頻信號發射到電力線上。
[0018]本發明實施例采取的技術方案還包括:所述步驟c還包括:在電力線兩端設置阻波器，通過阻波器保證信號通訊過程中特定頻率的工頻信號電流順利通過，并阻止高頻信號向變電站側損失。
[0019]本發明實施例的基于電力載波技術的機器人通訊系統及方法通過將電力載波通訊技術與機器人控制器進行融合，通過電力載波對信號在電力線上調制、解調的技術，使機器人與控制器采用電力載波通訊的形式進行信息交互，不但節省了傳統的電纜通訊方式的電纜材料使用的成本，還節省了維護的費用，提高了設備使用的可靠性，尤其是在機器人使用數量很多的條件下，每臺機器人與控制器的通訊都采用電力載波通訊的形式，減少了現場布線的數量，現場簡潔且便于維護，并可避免通訊環境中的電磁波干擾，提高信號傳輸的可靠性。
【附圖說明】
[0020]附圖1是本發明實施例的基于電力載波技術的機器人通訊系統的結構示意圖；
[0021]附圖2是本發明實施例的基于電力載波技術的機器人通訊方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0023]請參閱圖1，是本發明實施例的基于電力載波技術的機器人通訊系統的結構示意圖。本發明實施例的基于電力載波技術的機器人通訊系統包括機器人、電力載波轉換裝置、電力線、輸入/輸出裝置及機器人控制器。其中，機器人與電力載波轉換裝置相連，電力載波轉換裝置與輸入/輸出裝置相連，輸入/輸出裝置相連與機器人控制器相連。機器人用于將需要傳輸的信號源輸出信號轉化為標準信號，并將標準信號發送至電力載波轉換裝置；電力載波轉換裝置接收機器人發送的標準信號，將標準信號調制在一個高頻載波信號上并發射到電力線上，實現遠距離傳輸；在傳輸的終端，電力載波轉換裝置將高頻調制信號從電力線路上濾出，把頻率信號解調成標準的TTL(Transistor-Transistor Logic,晶體管-晶體管邏輯電平)電壓信號。輸入/輸出裝置接收電力載波轉換裝置輸出的標準TTL電壓信號，將標準TTL電壓信號輸入到機器人控制器中，在機器人控制器內部進行各種數據處理和控制計算，并輸出控制信號，最終實現遠程控制。其中，機器人為工業機器人，可以理解，在本發明實施方式中，也可以采用其他類型的機器人；輸入/輸出裝置采用輸入/輸出卡(I/O卡)，可以理解，在本發明實施方式中，也可以采用其他類型的輸入/輸出裝置。
[0024]電力載波轉換裝置包括信號調制器、功率放大器、耦合發射器、信號耦合器、信號濾波器、信號解調器和信號放大器。其中，信號調制器、功率放大器、耦合發射器依次相連，耦合發射器與電力線相連；信號耦合器、信號濾波器、信號解調器和信號放大器依次相連，信號耦合器與電力線相連，信號放大器與輸入/輸出裝置相連。信號調制器接收機器人輸出的標準信號，將標準信號以調頻或調幅的形式將標準信號調制在一個高頻載波信號上并發送至功率放大器，功率放大器接收信號調制器發送的高頻載波信號，對高頻載波信號進行放大處理后發送至耦合發射器；耦合發射器將接收的放大高頻載波信號發射到電力線上實現遠距離傳輸。信號耦合器和信號濾波器分別將電力線傳輸的高頻載波信號進行信號耦合和信號濾波，將高頻調制信號從電力線路上濾出，并傳輸給信號解調器和信號放大器；信號解調器和信號放大器分別對接收的頻率信號進行解調和放大處理，將頻率信號解調成標準的TTL電壓信號。
[0025]電力載波轉換裝置還包括阻波器，阻波器