示教器按鍵反應靈敏度優化方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于自動化控制領域，具體涉及一種機器人示教器按鍵反應靈敏度優化方法。
【背景技術】
[0002]隨著工業機器人發展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，機器人正在各個行業逐步替代傳統的人力勞動。機器人系統一般包括機器人控制器，機器人本體，機器人示教器，上位機PC。機器人示教器是機器人系統中至關重要的組件，作為用戶與機器人的交互終端，它一方面通過液晶屏或者鍵盤接收用戶的輸入指令，控制機器人運動；另一方面通過輸出界面向用戶反饋機器人的狀態信息。在機器人示教盒的使用中，往往遇到各種問題，包括嚴重的電磁干擾、控制的通信不暢、按鍵反應不靈敏設計問題等，從而導致機器人反應遲緩，時效性較差且操作不靈活。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明提供一種機器人示教器按鍵反應靈敏度的優化方法，其操控手段針對性強，操作簡便快速，機器人的動作靈敏準確而且時效性強，同時具有良好的通用性和一定的可擴展性。
[0004]本發明采取的技術方案是:一種示教器按鍵反應靈敏度優化方法，包括將示教器系統中示教器鍵盤采用矩陣式鍵盤，并選擇獨立的鍵盤掃描管理芯片來減少鍵盤刷新頻率，鍵盤掃描管理芯片采用I2C的總線方式，同時為了能及時快速的響應按鍵事件并且可以自動消除抖動，選擇中斷方式作為鍵盤的工作方式；示教器系統中中央處理器負責系統各模塊之間的協調與管理，負責檢測外部中斷并做中斷處理，完成與控制器進行通信任務，在各模塊之間采用了抗干擾性很強的CAN總線結構，利用豐富的報文結構實現了多節點高效控制，利用系統中程序實現多點實時通信。
[0005]本發明中，所述示教器系統中程序執行3個任務:任務I為控制系統CAN接口通信任務，任務2為顯不和鍵盤掃描任務，任務3為數據算法處理任務。
[0006]本發明中，所述示教器系統中程序直接面對微控制器及其外圍設備，程序分為前臺程序和后臺程序；所述前臺程序是一個實時中斷服務程序，承擔實時功能，通過中斷來處理事件；所述后臺程序掌握整個示教器系統的軟、硬件資源的分配、管理及任務的調度。
[0007]進一步的，所述后臺程序檢查每個任務是否具備運行條件，通過一定的調度算法來完成相應的操作，同時負責按鍵譯碼，并調用相應的鍵盤處理函數，顯示器的寫屏操作以及向機器人控制器發送數據的任務；所述前臺程序負責判斷用戶是否按下按鍵，以及接收CAN總線數據的工作，為了不影響后臺主要任務的執行，前臺程序的代碼量需設計簡短。
[0008]本發明中，所述示教器系統包括嵌入式微控制器、指令鍵盤，液晶屏、存儲器、電源模塊、CAN通信模塊及接口、USB接口、安全模塊。
[0009]進一步的，通過所述指令鍵盤或者液晶屏的輸入模塊給機器人發送指令，嵌入式微控制器會將接收的信息進行處理，一方面通過輸出界面將處理結果顯示給用戶，另一方面利用通信接口將相應的指令發送給機器人控制器，然后接收來自機器人控制器的數據信息。
[0010]優選的，所述示教器系統運用Linux操作系統編寫友好界面實現多點實時通信。
[0011]優選的，所述鍵盤的按鍵數量為55個。
[0012]本發明的有益效果是:該優化方法使系統具有良好的人機交互性，具有通信速率高、抗干擾能力強等特點，能夠很好滿足系統對通信距離、通信速率和穩定性等的要求，利用豐富的報文結構實現了多節點高效控制。選擇獨立的鍵盤處理芯片來減少鍵盤刷新占用CPU的資源；鍵盤掃描管理芯片采用I2C的總線方式。為了能及時快速的響應按鍵事件并且可以自動消除抖動，選擇中斷方式作為鍵盤的工作方式。本優化方法使得機器人示教器操控手段針對性強，操作簡便、快速，機器人的動作靈敏準確而且時效性較強。
【附圖說明】
[0013]圖1是機器人示教器硬件結構圖。
[0014]圖2是軟件系統整體結構圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0016]如圖1和圖2所示，基于示教器按鍵反應靈敏度優化方法的6軸焊接機器人示教器，其硬件結構包括嵌入式微控制器、指令鍵盤，液晶屏、存儲器、電源模塊、CAN通信模塊及接口、USB接口、安全模塊。采用一塊頂X6型芯片作為示教盒的主控芯片，其具有內嵌觸摸屏接口，兼具按鍵和觸摸屏操作使示教盒的可操作性更強。在示教器系統內各模塊之間采用了抗干擾性很強的CAN總線結構，實現了在電磁條件復雜的焊接環境下高效快速通信。主控板兼具CAN總線收發器實現了 CAN總線收發功能的同時進行。CAN接口模塊是連接或內嵌CAN控制器的處理器和CAN總線收發器，以及相關的接口模塊組成的實時多任務的嵌入式控制系統。CAN總線通信接口集成了 CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成通信數據的成幀處理和優先級判別。在通信時CAN總線使用非搶先式傳輸。在CAN通信過程中，具有較高優先級的數據幀可以實時的傳送。充分利用其豐富的報文結構，實現多節點高效控制。運用Linux操作系統編寫友好界面實現了多點通信，使得示教盒操作更方便，反應速度更快。
[0017]機器人示教器按鍵數量為55個，為了節省系統端口占用數量，示教器鍵盤采用矩陣式設計方法，示教器CPU除了要與控制器保持通信，同時還要對液晶屏進行實時刷新操作，為了減少鍵盤占用CPU資源，選擇獨立的鍵盤掃描管理芯片，能夠管理多達64只按鍵，自動消除抖動。芯片采用I2C總線方式，節約I / O資源。
[0018]選擇鍵盤工作方式時要保證能及時快速的響應按鍵的操作又不過多的占用CPU的工作時間。示教器在工作的大部分時間里都是等待用戶的鍵盤按鍵輸入，然后根據系統的當前狀態來判斷是否執行以及執行何種類型的操作。由于按鍵數量較多并且用戶按鍵的時間是隨意的，為了能及時快速響應按鍵事件，這里采用中斷方式作為鍵盤的工作方式。
[0019]示教器中央處理器主要負責系統各模塊之間的協調與管理，負責檢測外部中斷并做中斷處理，完成與控制器進行通信任務。在各模塊之間采用了抗干擾性很強的CAN總線結構，實現在復雜電磁條件和復雜的焊接環境下的高效快速通信，利用豐富的報文結構實現了多節點高效控制。
[0020]示教器系統有3個任務:任務I為總控制系統CAN接口通信任務，任務2為顯示和鍵盤掃描任務，任務3為數據算法處理任務。所開發的程序直接面對微控制器及其外圍設備，程序分為兩個部分:前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個實時中斷服務程序，承擔幾乎所有的實時功能，它通過中斷來處理事件，主要負責處理對時間要求相對苛刻的操作，后臺程序則掌握了整個嵌入式系統的軟、硬件資源的分配、管理及任務的調度等。在程序運行過程中，后臺程序檢查每個任務是否具備運行條件，通過一定的調度算法來完成相應的操作，該部分程序稱為任務級程序。本系統中前臺中斷程序主要負責判斷用戶是否按下按鍵，以及接收CAN總線數據的工作，為了不影響后臺主要任務的執行，中斷程序的代碼量都設計得很簡短。后臺程序負責按鍵譯碼，并調用相應的鍵盤處理函數，顯示器的寫屏操作以及向機器人控制器發送數據等任務。
[0021]本發明未涉及部分與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
[0022]總之，本發明雖然列舉了上述優選實施方式，但是應該說明，本技術領域的技術人員可以進行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本發明的范圍，否則都應該包括在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:包括將示教器系統中示教器鍵盤采用矩陣式鍵盤，并選擇獨立的鍵盤掃描管理芯片來減少鍵盤刷新頻率，鍵盤掃描管理芯片采用I2C的總線方式，同時為了能及時快速的響應按鍵事件并且可以自動消除抖動，選擇中斷方式作為鍵盤的工作方式；示教器系統中中央處理器負責系統各模塊之間的協調與管理，負責檢測外部中斷并做中斷處理，完成與控制器進行通信任務，在各模塊之間采用了抗干擾性很強的CAN總線結構，利用豐富的報文結構實現了多節點高效控制，利用系統中程序實現多點實時通信。
2.根據權利要求1所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:所述示教器系統中程序執行3個任務:任務I為控制系統CAN接口通信任務，任務2為顯示和鍵盤掃描任務，任務3為數據算法處理任務。
3.根據權利要求1或2所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:所述示教器系統中程序直接面對微控制器及其外圍設備，程序分為前臺程序和后臺程序；所述前臺程序是一個實時中斷服務程序，承擔實時功能，通過中斷來處理事件；所述后臺程序掌握整個示教器系統的軟、硬件資源的分配、管理及任務的調度。
4.根據權利要求3所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:所述后臺程序檢查每個任務是否具備運行條件，通過一定的調度算法來完成相應的操作，同時負責按鍵譯碼，并調用相應的鍵盤處理函數，顯示器的寫屏操作以及向機器人控制器發送數據的任務；所述前臺程序負責判斷用戶是否按下按鍵，以及接收CAN總線數據的工作，為了不影響后臺主要任務的執行，前臺程序的代碼量需設計簡短。
5.根據權利要求1所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:所述示教器系統包括嵌入式微控制器、指令鍵盤，液晶屏、存儲器、電源模塊、CAN通信模塊及接口、USB接口、安全模塊。
6.根據權利要求5所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:通過所述指令鍵盤或者液晶屏的輸入模塊給機器人發送指令，嵌入式微控制器會將接收的信息進行處理，一方面通過輸出界面將處理結果顯示給用戶，另一方面利用通信接口將相應的指令發送給機器人控制器，然后接收來自機器人控制器的數據信息。
7.根據權利要求1所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:所述示教器系統運用Linux操作系統編寫友好界面實現多點實時通信。
8.根據權利要求1所述的示教器按鍵反應靈敏度優化方法，其特征在于:所述鍵盤的按鍵數量為55個。
【專利摘要】本發明公開了一種示教器按鍵反應靈敏度優化方法，包括將示教器系統中示教器鍵盤采用矩陣式鍵盤，并選擇獨立的鍵盤掃描管理芯片來減少鍵盤刷新頻率，鍵盤掃描管理芯片采用I2C的總線方式，同時為了能及時快速的響應按鍵事件并且可以自動消除抖動，選擇中斷方式作為鍵盤的工作方式；示教器系統中中央處理器負責系統各模塊之間的協調與管理，負責檢測外部中斷并做中斷處理，完成與控制器進行通信任務，在各模塊之間采用了抗干擾性很強的CAN總線結構，利用豐富的報文結構實現了多節點高效控制，利用系統中程序實現多點實時通信。本發明操作簡便、快速，使機器人的動作靈敏準確而且時效性強。
【IPC分類】B25J9-18, B25J13-06
【公開號】CN104626165
【申請號】CN201410783289
【發明人】李鋒, 王富林
【申請人】南京熊貓電子股份有限公司, 南京熊貓電子裝備有限公司, 南京熊貓儀器儀表有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月18日