一种机器人系统的示教器及机器人系统的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人系统的示教器及机器人系统。

背景技术：

目前，机器人可以包括但不限于：工业机器人或人形机器人。其中，工业机器人包括：串联机器人或者并联机器人，其中，串联机器人是指由多个关节和连接件串联而成，比如：四轴机械手或六轴机械手；而并联机器人是指由多个关节和连接件并联而成，比如：delta机器人。

在某些情况下，为保证更加灵活的对机器人进行控制，增加了示教器参与机器人的控制。示教器可以用于通过人工输入的指令和/或数据等等，从而实现对机器人系统的控制。但应当看到的是，目前示教器对机器人的控制还存在控制灵活性差等等的缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种机器人系统的示教器及机器人系统。

本实用新型实施例第一方面提供一种机器人系统的示教器，所述示教器包括：示教器本体和第一无线通信单元；其中，所述示教器本体包括示教控制单元；

所述示教控制单元通信连接所述第一无线通信单元；

所述示教控制单元通过所述第一无线通信单元以无线的方式接收和/或发送数据和/或指令。

进一步，所述示教器本体还包括紧急停止触发部；

所述紧急停止触发部通信连接所述示教控制单元；

所述紧急停止触发部被触发后生成用于控制所述机器人紧急停止的触发信号，并将所述触发信号发送给所述示教控制单元。

进一步，所述第一无线通信单元为无线网络通信、无线局域网通信、lifi和/或激光通信单元；其中，所述无线网络通信单元包括：gprs、2g、3g、4g和/或5g通信单元。

本实用新型第二方面提供一种机器人系统，所述机器人系统包括：机器人和示教器；其中，所述机器人包括机器人本体和机器人控制单元；所述机器人控制单元包括一个或多个控制器件；

至少一个所述控制器件通信连接所述第二无线通信单元；

所述示教控制单元和所述至少一个所述控制器件之间通过所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元以无线的方式接收和/或发送数据和/或指令。

进一步，所述机器人为m个，所述示教器为n个；其中，m为大于1的整数，n为大于等于1的整数，且n小于m。

进一步，所述控制器件包括主控制器、驱动控制器、制动控制器和供电控制器。

进一步，当所述示教器本体包括紧急停止触发部；

所述供电控制器通信连接所述第二无线通信单元；

所述供电控制器，基于所述触发部被触发后生成的触发信号切断对所述主控制器、所述驱动控制器和/或所述制动控制器的供电，以控制所述机器人紧急停止。

进一步，当所述示教器本体包括紧急停止触发部；

所述供电控制器通信连接所述第二无线通信单元；

所述供电控制器，基于所述触发部被触发后生成的触发信号启动对所述制动控制器的供电，以控制所述机器人紧急停止。

进一步，所述控制器件还包括编码控制器。

进一步，所述第二无线通信单元为无线网络通信、无线局域网通信、lifi和/或激光通信单元；其中，所述无线网络通信单元包括：gprs、2g、3g、4g和/或5g通信单元。

通过设置无线通信单元实现示教器与机器人之间的数据和/或指令的接收和/或发送，可以将示教器移动到任意需要的位置，因此可以提高示教器对机器人控制的灵活性。

另外，当机器人系统包括m个机器人时，通过设置无线通信单元实现示教器与机器人之间的数据和/或指令的接收和/或发送，可以实现少数个示教器对应多数个机器人，从而节省了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第一示意图；

图2a为本实用新型实施例提供的示教器的整体结构第一示意图；图2b为本实用新型实施例提供的示教器的整体结构第二示意图；

图3为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第二示意图；

图4为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第三示意图；

图5为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第四示意图；

图6为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第五示意图；

图7为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第六示意图；

图8为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第七示意图；

图9为本实用新型实施例提供的机器人系统的整体结构第八示意图。

附图符号说明：10机器人系统、11机器人、12示教器、121示教器本体、122第一无线通信单元、111机器人控制单元、112第二无线通信单元、113主机壳、114编码器、115驱动单元、116连接件、1211示教控制单元、1212示教器外壳、1213信号输入部、1214紧急停止触发部、1111主控制器、1112驱动控制器、1113制动控制器、1114供电控制器、1115编码控制器、1131信号通道。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结、合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种机器人系统10，该机器人系统10包括：机器人11和示教器12。

具体的，机器人11可以包括但不限于：工业机器人或人形机器人。其中，工业机器人包括：串联机器人11(如图1所示)或者并联机器人，其中，串联机器人是指由多个关节115和连接件116串联而成，每个关节包括驱动单元，通过驱动单元可以带动连接件116运动，比如：四轴机械手或六轴机械手；而并联机器人是指由多个关节和连接件并联而成，比如：delta机器人。为方便理解，本具体实施例下面以串联机器人11为例进行详细说明。

具体的，机器人系统10内的机器人11单元的数量可以为1个(如图1所示)；或者多个(如图3所示)。

如图2a或2b所示，在一个实施例中，示教器12可以包括：示教器本体121和第一无线通信单元122；其中，示教器本体121包括示教控制单元1211；

示教控制单元1211通过有线的方式通信连接第一无线通信单元122；

第一无线通信单元122，用于通过所述第一无线通信单元122以无线的方式接收和/或发送数据和/或指令，即将示教控制单元1211产生的数据和/或指令转换成无线信号后发射，和/或将接收的机器人11发送的无线信号转换成示教控制单元1211可识别的数据和/或指令后发送给示教控制单元1211。

需要说明的是，示教器本体121除了包括示教控制单元1211，还可以包括示教器外壳1212、嵌设在示教器外壳1212上与示教控制单元1211通信连接的信号输入部1213。

信号输入部1213通信连接示教控制单元1211，将信号输入部1213被触发后产生的触发电信号发送给示教控制单元1211，通过示教控制单元1211生成控制指令和/或数据，并通过第一无线通信单元122将该指令和/或数据转换为无线信号后发送给机器人。

具体的，信号输入部1213可以是生成电信号的可被触发的按键(如图2a所示)，或者是可被触发的触控屏(如图2b所示)等等。

具体的，通过示教器12可以实现对机器人的各种控制，比如：通过示教器生成机器人的运动轨迹指令、生成机器人的启动/停止指令、数据的收发等等。

通过设置无线通信单元实现示教器与机器人之间的数据和/或指令的接收和/或发送，可以将示教器移动到任意需要的位置，因此可以提高示教器对机器人控制的灵活性。

继续如图2a或2b所示，在一个实施例中，示教器本体121上还设置紧急停止触发部1214。

紧急停止触发部1214，用于被触发后生成用于控制机器人紧急停止的触发信号；

在一个实施例中，紧急停止触发部1214通信连接示教控制单元1211，将紧急停止触发部1214被触发后产生的触发信号发送给示教控制单元1211，通过示教控制单元1211生成用于控制机器人紧急停止的指令，并通过第一无线通信单元122将该指令转换为无线信号后发送给机器人。

如图2a所示，在一个实施例中，该紧急停止触发部1214可以为信号输入部1213的一部分；如图2b所示，或者在另一个实施例中，为了凸显该紧急停止触发部1214，可以将紧急停止触发部1214与信号输入部1213分开单独设置。具体的，紧急停止触发部1214可以为可被触发的某个按键或者是可被触发的触控屏或触控屏上的某个区域等等。

由于示教器上设置无线通信单元，可以方便随身携带的示教器随时与机器人之间进行灵活的数据和/或指令的沟通，当机器人发生需要紧急停止的状况时，由于在示教器上设置紧急停止触发部，可以即刻触发随身携带的示教器上的紧急停止触发部，以实现机器人紧急停止的快速反应。

继续如图1所示，在一个实施例中，机器人11包括机器人本体和机器人控制单元111；机器人控制单元111包括一个(如图1所示)或者多个(如图4或图5所示)控制器件111。

至少一个控制器件通过有线的方式通信连接第二无线通信单元112；

示教控制单元1211和至少一个控制器件之间通过第一无线通信单元122和所述第二无线通信112单元以无线的方式接收和/或发送数据和/或指令，即将至少一个控制器件产生的数据和/或指令转换成无线信号后发射给第一无线通信单元122，和/或将接收的第一无线通信单元122发射的无线信号转换成机器人控制单元111可识别的数据和/或指令后发送给机器人控制单元111。

如图3所示，在一个实施例中，当机器人系统10包括m个机器人11时，示教器12为n个；其中，m为大于1的整数，n为大于等于1的整数，且n小于m。每个机器人11的机器人控制单元111通信连接第二无线通信单元112；因此可以实现少数个示教器12与多数个机器人11的无线通信。

具体的，根据不同的无线通信单元可以通过不同的方法实现少数个示教器12与多数个机器人11的无线通信。

比如:当采用蓝牙(bluetooth)单元作为无线通信单元时，由于bluetooth具有就近连接功能(即自动筛选距离最近的无线通信单元自动实现对应的无线连接)，这样当示教器在操作人员的携带下跟随操作人员运动，当运动到1号机器人附近时，自动实现与1号机器人的无线通信连接；当离开1号机器人靠近2号机器人时，又自动实现与2号机器人的无线通信连接。

又比如：当采用无线保真(wireless-fidelity，wifi)等无线通信单元时，示教器将待发送的数据或指令信息结合各个机器人对应的地址信息发送给对应的机器人，每个机器人的地址信息的获取方法可以采用各种现在已有或将来开发的方式，比如：每个机器人上设置对应的二维码，通过示教器(包括二维码识别单元)扫描二维码可以获取机器人的地址、型号等等基本信息；或示教器上预先存储多个地址信息，切换选择对应的机器人的地址信息；或示教器上预先设置多个对应不通过地址信息的触发按键，通过触发不同的按键可以将待发送的数据或指令信息发送到地址对应的机器人，比如对机器人和触发键进行对应的编号，1号触发键对应1号机器人，这样点击1号发送键，就可以将示教器发送给1号机器人。

另外，当机器人系统包括m个机器人时，通过设置无线通信单元实现示教器与机器人之间的数据和/或指令的收发，这样不用每个机器人单独配置一个示教器，可以实现少数个示教器对应多数个机器人，从而节省了成本。

在一个实施例中，至少部分机器人控制单元111设置在主机壳113内；或者在另一个实施例中，部分机器人控制单元111也可以设置在机器人的关节115处(如图5或图6所示)，进一步，设置在关节处的机器人控制单元111与设置在主机壳内的机器人控制单元111之间可以通过有线的方式通信连接(如图5所示)，或者同样在位于关节115处和主机壳113内的机器人控制单元111的各个器件上设置第二无线通信单元112，以无线的方式进行通信连接(如图6所示)。

为方便理解，下面以一个具体的实施例进一步进行详细说明。

如图8所示，在一个实施例中，机器人控制单元111可以包括但不限于：主控制器1111、驱动控制器1112、制动控制器1113和供电控制器1114几个控制器件。

在一个实施例中，主控制器1111用于生成机器人的主控制信号，具体的，主控制器1111可以包括但不限于为：可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)、计算机(personalcomputer,pc)、工业控制计算机(industrialpersonalcomputer,ipc)、应用处理器(applicationprocessor)、dsp(digitalsignalprocessor)和/或服务器等等。

具体的，主控制器1111可以包括一个(如图1所示)或者多个器件(如图4所示),比如：包括pc和plc。

具体的，主机壳113可以与机器人本体的底座114合为一体(如图1或图4所示)，或者分开独立设置(如图5或图6所示)。

继续如图5或图6所示，在一个实施例中，由于通常主机壳113采用金属等高强度材料制成，这类材料往往会阻碍或减弱无线信号的通过，因此可以在主机壳上开设信号通道1131，从而帮助实现主机壳内、外的无线信号的传输。

具体的，信号通道1131可以采用各种结构形式，比如：主机壳上开设的各种形状的通孔(如图5或图6所示)或者沿主机壳设置的通槽结构(省略附图)等等。

进一步，在一个实施例中，该信号通道1131内也可以填塞穿透件，该穿透件由可被无线信号穿透的材料制成。具体的，穿透件根据不同的无线通信方式可以采用各种现在已有或将来开发的允许无线信号穿透的任意材料制成，比如：当为光通信时，该材料为透光类材料；当为无线网络通信时，该材料可以为陶瓷、玻璃、复合板材等等。

需要说明的，第二无线通信单元112可以嵌在信号通道1131中(省略附图)，或者设置在各控制器件上(如图1所示)。

在一个实施例中，驱动控制器1112用于对机器人系统的驱动单元进行驱动控制。具体的，驱动控制器1112可以为dsp和/或mcu等等。具体的，驱动单元可以为各种实现将电能转化为动能的结构，比如：马达、气缸、液压缸。本具体实施例下面以马达为例进一步详细说明。

具体的，驱动控制器1112可以设置在机器人的关节115上(如图7所示)，也可以与主控制器1111一起设置在主机壳113内。

进一步，在一个实施例中，驱动控制器1112可以包括驱动部和控制部，二者可以分开独立设置，或者成为一体(比如：设置在同一块电路板上)。

在一个实施例中，制动控制器1113用于对驱动单元进行制动控制。

具体的，制动控制器1113的制动控制方式可以包括但不限于：主动控制，即当通电时制动部启动对马达的制动；被动控制，即当断电时制动部启动对马达的制动；双向控制，即可以实现主动和被动两种控制方式。

在一个实施例中，供电控制器1114，用于控制各个器件的通断电及电的大小。

继续如图8所示，根据上面实施例所述，当示教器本体上设置紧急停止触发部1214时，在一个实施例中，供电控制器1114通过第二无线通信单元112通信连接主控制器、驱动控制器和/或制动控制器；供电控制器1114用于基于所述触发部被触发后生成的触发信号切断对所述主控制器、驱动控制器和/或制动控制器的供电(即被动制动)；在另一个实施例中，供电控制器1114通过第二无线通信单元112通信连接制动控制器；供电控制器1113用于基于触发部被触发后生成的触发信号启动对制动控制器的供电，控制制动控制器对驱动单元进行制动(即主动制动)。

如图9所示，在一个实施例中，当马达为伺服马达时，马达还包括编码器，则机器人控制单元111还可以包括编码控制器1115。

具体的，编码控制器1115可以将采集的马达的位置信号发送给驱动控制器1112，驱动控制器1112结合位置反馈信号进行调节，以精确的控制马达；或者根据需要也可以把位置反馈信号发送给示教控制单元1211。

进一步，在一个实施例中，编码控制器1115也可以通信连接第二无线通信单元112，通过第二无线通信单元112与示教控制单元1211进行无线通信。

具体的，上述第一无线通信单元和第二无线通信单元可以为无线网络通信，例如第三代数字通信技术(the3rdgenerationmobilecommunication，3g)、第四代移动通信技术(the4thgenerationmobilecommunication，4g)、第五代移动通信技术(the5thgenerationmobilecommunication，5g)、通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)；无线局域网，例如无线保真(wireless-fidelity，wifi)、蓝牙通信(bluetooth)；可见光通信(lightfidelitylifi)或激光通信单元等等，以及各种现在已有或将来开发的无线通信单元。

具体的，根据上面实施例所述，不同的无线通信方式，无线通信单元的具体结构会有不同，但一般都包括：发射器和/或接收器。

发射器，用于将待传输的原始信号转换成无线信号通过天线进行发射；

接收器，用于接收无线信号并转换成原始信号。

进一步，在一个实施例中，发射器可以包括：

振荡器，用于产生高频振荡信号；

调制器，将需要传递的数据信号通过调制振荡信号的某个参量，从而装载到高频振荡信号上，

天线，用于发射调制后的高频振荡信号，不同频段配备不同的天线。

接收部，用于接收无线信号并转换成原始信号；

在一个实施例中，接收器可以包括：

天线，用于接收高频振荡信号，不同频段配备不同的天线；

解调器，用于从调制信号中取出原始需要传输的数据信号。

具体的，无线通信单元若只包括发射器或接收器，则为单工通信，即只能收或发信号；若同时包括发射器和接收器，则可以为半双工和双工，半双工是指可发也可收信号，但不能同时收发信号，而双工是指可以同时收发信号。

需要说明的是，由于不同的发射器可以发射不同频段或频率的无线信号，而接收器可以对应接收不同频段或频率的接收信号，因此可以用于不同的器件之间的通信，以防止多个器件之间无线信号传输产生的干扰，以及外部噪声等等的干扰。

在另一个实施例中，以lifi为例,lifi的工作原理是通过给普通的光源(比如led、卤素光)装上控制组件(比如微芯片)，通过微芯片控制光源每秒数百万次闪烁，亮了表示1，灭了代表0，因此二进制的数据就被编码成灯光信号；同时根据设定光信号频率的不同，从而控制不同光通信单元之间的信号传输，以防止多个光通信单元之间的干扰。

当元件被表述“设置在”另一个元件上，它可以固定于另一个元件上，或者相对另一个元件可活动的连接。当一个元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。

本文术语中“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：a和/或b,可以表示单独存在a,同时存在a和b,单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型的权利要求书和说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等(如果存在)是用来区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如：包括了一系列步骤或者模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或者模块，而是包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其它步骤或模块。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

需要说明的是，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的结构和模块并不一定是本实用新型所必须的。

以上对本实用新型实施例所提供的机器人系统的示教器及机器人系统进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的结构及其核心思想，不应理解为对本实用新型的限制。本技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。