一种基于rc的高空清洗机器人控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法，该系统包括：数据采集设备，分布在高空清洗机器人本体上，用于采集高空清洗机器人的环境数据，并由传感器采集处理板卡进行解析；机器人控制器RC，用于接收传感器采集处理板卡通过控制器局域网CAN总线转送的数据，并根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径；且通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。本发明提供的控制系统及方法，以RC为核心控制器的控制系统，在稳定运行的同时增强了实时性，提高了处理速度和工作效率。
【专利说明】一种基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属机械控制领域，具体涉及一种基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]由于高楼玻璃幕墙的人工清洁难度大，工作效率低，因此出现了高空清洗机器人，凭借其高度的智能自动化，大大的提高了对于高楼玻璃幕墙的清洁效率，并且降低了人工操作带来的高危性。高空清洗机器人的控制系统大多数为无线控制方式，无线控制系统主要由主控计算机及无线遥控器等构成，使得高空清洗机器人在轻便的操控环境下进行工作。
[0003]由于高楼玻璃幕墙的形状各异，所以高空清洗机器人的清洗路径及动作非常复杂，简单来说，高空清洗机器人在工作时至少需要完成自检、初始化、作业、信息反馈四个过程，而在作业过程中，高空清洗机器人都需要进行各种动作，包括前进、后退、转向、清洗、回污等。在现有技术中，这些过程和动作是预置在高空清洗机器人中的多个控制板卡配合实现的，本领域技术人员可以理解的是，由于高空清洗机器人多采用无线遥控方式，在高空清洗机器人在各个过程和动作均需要多个控制板卡配合实现的情况下，必然存在实时性差、响应速度慢，工作效率低的问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法，该系统及方法对于现有技术完成需要多个控制板卡实现的动作和过程，在本发明中仅用控制器(RC, Robot Controller) 一个核心控制器即能完成整个工作过程。
[0005]本发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统包括:
[0006]数据采集设备，分布在高空清洗机器人本体上，用于采集高空清洗机器人的环境数据，并由传感器采集处理板卡进行解析；
[0007]机器人控制器RC，用于接收传感器采集处理板卡通过控制器局域网CAN总线转送的数据，并根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径；且通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
[0008]其中，所述数据采集设备包括:接近传感器、视觉传感器、位移传感器以及传感器采集处理板卡。
[0009]其中，所述RC包括:数据接收模块、路径规划模块和指令控制模块；
[0010]数据接收模块，用于通过CAN总线接收传感器采集处理板卡解析后的数据；
[0011]路径规划模块，用于对所述数据接收模块所接收的数据综合分析处理后，通过插补算法生成合理的运动规划路径；
[0012]指令控制模块，用于根据所述路径规划模块所规划的路径，通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
[0013]其中，所述运动指令包括:控制所述高空清洗机器人前进、后退、转向、清洗、回污的指令。
[0014]其中，所述RC上运行嵌入式Linux操作系统，并在嵌入式Linux环境下写入有适用于高空清洗机器人安全作业的控制软件包。
[0015]其中，所述RC支持与外设之间的多种接口通讯协议。
[0016]其中，该系统还包括:无线遥控手柄，用于对所述高空清洗机器人进行手动控制。
[0017]对应的，本发明还提供一种基于RC的高空清洗机器人控制方法，包括:
[0018]将分布在高空清洗机器人本体上的数据采集设备所采集的数据通过传感器采集处理板卡进行解析；
[0019]通过控制器局域网CAN总线转送至机器人控制器RC，RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径；
[0020]通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
[0021]其中，所述RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径包括:
[0022]所述RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理；
[0023]所述RC根据综合分析处理后得出的数据，通过插补算法生成合理的运动规划路径。
[0024]其中，所述运动指令包括:控制所述高空清洗机器人前进、后退、转向、清洗、回污的指令。
[0025]发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法，以RC为核心控制器的控制系统，与其他现有技术中的控制系统相比，在稳定运行的同时增强了实时性，提高了处理速度，为配合不同功能传感器可以进行复杂的算法运算，提高了高空清洗作业的工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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他的附图。
[0027]图1为本发明提供的高空清洗机器人控制系统第一实施例结构示意图；
[0028]图2为本发明提供的高空清洗机器人控制系统第二实施例结构示意图；
[0029]图3为本发明提供的高空清洗机器人控制系统中机器人控制器RC结构示意图；
[0030]图4为本发明提供的高空清洗机器人控制系统中机器人控制器RC外观图；
[0031]图5为本发明提供的高空清洗机器人控制方法实施例流程示意图。
[0032]图6为高空清洗机器人控制系统数据信号流程图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0034]发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法，以RC为核心控制器的控制系统，与其他现有技术中的控制系统相比，在稳定运行的同时增强了实时性，提高了处理速度，为配合不同功能传感器可以进行复杂的算法运算，提高了高空清洗作业的工作效率。
[0035]参见图1为本发明提供的高空清洗机器人控制系统第一实施例结构示意图，如图1所示该高空清洗机器人控制系统包括:
[0036]数据采集设备1，分布在高空清洗机器人本体上，用于采集高空清洗机器人的环境数据，并由传感器采集处理板卡2进行解析；
[0037]机器人控制器RC 3，用于接收传感器采集处理板卡2通过控制器局域网CAN总线转送的数据，并根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡2解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径；且通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
[0038]本发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统中仅用控制器(RC，RobotController) 一个核心控制器即能完成在现有技术中需要多个控制板卡配合才能完成的整个工作过程。
[0039]参见图2为本发明提供的高空清洗机器人控制系统第二实施例结构示意图。在本实施例中，将更为详细的描述该高空清洗机器人控制系统的结构及各部件的功能。如图2所示该高空清洗机器人控制系统包括:
[0040]数据采集设备1，分布在高空清洗机器人本体上，用于采集高空清洗机器人的环境数据，并由传感器采集处理板卡2进行解析。更为具体的，在实际应用中，所述数据采集设备包括:接近传感器、视觉传感器、位移传感器以及传感器采集处理板卡2。在某些应用场景中，传感器采集处理板卡2可以被认为是与数据采集设备I相独立的设备。本领域技术人员可以理解的是，所述传感器采集处理板卡2由于同时具有收集各个传感器数据的功能，还有对数据进行初步解析的功能，因此，在硬件上传感器采集处理板卡2可能由两个模块组成。当然，所述传感器采集处理板卡2也可以是一个具有集成功能的电路。
[0041]机器人控制器RC3，用于接收传感器采集处理板卡2通过控制器局域网CAN总线转送的数据，并根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡2解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径；且通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
[0042]更为具体的，如图3所示，该RC3包括:数据接收模块31、路径规划模块32和指令控制|吴块33 ；
[0043]数据接收模块31，用于通过CAN总线接收传感器采集处理板卡解析后的数据；
[0044]路径规划模块32，用于对所述数据接收模块31所接收的数据综合分析处理后，通过插补算法生成合理的运动规划路径；在现有技术中，所有的高空清洗机器人都是按照预置的标准路径进行清洗作业，但是在现实中，需要清洗的作业面形状各异，如果都按照标准路径进行清洗作业，不但效率低，速度慢，还可能留下清洗死角。所以在本发明提供的高空清洗机器人控制系统中，RC会根据清洗作业现场的数据信息，过插补算法生成合理的运动规划路径，不但效率高，速度快，还不会留下清洗死角。
[0045]指令控制模块33，用于根据所述路径规划模块32所规划的路径，通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。进一步的，所述运动指令包括:控制所述高空清洗机器人前进、后退、转向、清洗、回污的指令。
[0046]本领域技术人员可以理解的是，在实际应用中，数据接收模块31、路径规划模块32和指令控制模块33实际是集成在RC中的功能，可以由软件实现。进一步的，在本实施例中，可以使用IRC-1即RC主控制板作为本发明中高空清洗机器人控制系统的核心控制器，在IRC-1板卡上运行嵌入式Linux操作系统，并在嵌入式Linux环境下开发适用于高空清洗机器人安全作业的控制软件包，由于RC控制器支持与外设之间的多种接口通讯协议，本控制系统可以使用控制软件包对高空清洗作业现场采集到的实时数据进行综合分析，且将分析结果转化为高空清洗机器人的运行机构、清洗机构及回污机构的运动控制指令，控制机器人进行高空清洗作业，使得此基于RC的高空清洗机器人控制系统在完成基本功能需求的基础上提高了运算速度，增强了对高空作业现场数据的实时分析解决能力，提高了高空清洗作业的工作效率。图4为本发明提供的高空清洗机器人控制系统中机器人控制器RC外观图。
[0047]与其他现有技术中的高空清洗机器人控制系统类似，本发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统，也可以进一步包括无线遥控手柄4，用于对所述高空清洗机器人进7TT手动控制。
[0048]发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法，以RC为核心控制器的控制系统，与其他现有技术中的控制系统相比，在稳定运行的同时增强了实时性，提高了处理速度，为配合不同功能传感器可以进行复杂的算法运算，提高了高空清洗作业的工作效率。
[0049]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，现提供基于RC的高空清洗机器人控制方法，该控制方法可以有前述基于RC的高空清洗机器人控制系统实现。参见图5为本发明提供的高空清洗机器人控制方法实施例流程示意图。如图所示，该基于RC的高空清洗机器人控制方法包括:
[0050]步骤S101，通过分布在高空清洗机器人本体上的数据采集设备所采集的环境数据；更为具体的，在实际应用中，所述数据采集设备包括:接近传感器、视觉传感器、位移传感器以及传感器采集处理板卡。本领域技术人员可以理解的是，在某些应用场景中，传感器采集处理板卡可以被认为是与数据采集设备相独立的设备。
[0051]步骤S102，传感器采集处理板卡将分布在高空清洗机器人本体上的数据采集设备所采集的数据通过传感器采集处理板卡进行解析。
[0052]步骤S103，将解析后的数据通过控制器局域网CAN总线转送至机器人控制器RC，RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理。
[0053]步骤S104，所述RC根据综合分析处理后得出的数据，通过插补算法生成合理的运动规划路径。在现有技术中，所有的高空清洗机器人都是按照预置的标准路径进行清洗作业，但是在现实中，需要清洗的作业面形状各异，如果都按照标准路径进行清洗作业，不但效率低，速度慢，还可能留下清洗死角。所以在本发明提供的高空清洗机器人控制方法中，RC会根据清洗作业现场的数据信息，过插补算法生成合理的运动规划路径，不但效率高，速度快，还不会留下清洗死角。
[0054]步骤S105，RC通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。所述运动指令包括:控制所述高空清洗机器人前进、后退、转向、清洗、回污的指令。参见图6，为高空清洗机器人控制系统数据信号流程图。
[0055]本领域技术人员可以理解的是，在实际应用中，可以使用IRC-1即RC主控制板作为本发明中高空清洗机器人控制系统的核心控制器，在IRC-1板卡上运行嵌入式Linux操作系统，并在嵌入式Linux环境下开发适用于高空清洗机器人安全作业的控制软件包，由于RC控制器支持与外设之间的多种接口通讯协议，本控制系统可以使用控制软件包对高空清洗作业现场采集到的实时数据进行综合分析，且将分析结果转化为高空清洗机器人的运行机构、清洗机构及回污机构的运动控制指令，控制机器人进行高空清洗作业。
[0056]发明提供的基于RC的高空清洗机器人控制系统及方法，以RC为核心控制器的控制系统，与其他现有技术中的控制系统相比，在稳定运行的同时增强了实时性，提高了处理速度，为配合不同功能传感器可以进行复杂的算法运算，提高了高空清洗作业的工作效率。
[0057]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0058]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种基于Re的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，包括: 数据采集设备，分布在高空清洗机器人本体上，用于采集高空清洗机器人的环境数据，并由传感器采集处理板卡进行解析； 机器人控制器RC，用于接收传感器采集处理板卡通过控制器局域网CAN总线转送的数据，并根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径；且通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
2.如权利要求1所述的基于RC的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，所述数据采集设备包括:接近传感器、视觉传感器、位移传感器以及传感器采集处理板卡。
3.如权利要求1所述的基于RC的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，所述RC包括:数据接收模块、路径规划模块和指令控制模块； 数据接收模块，用于通过CAN总线接收传感器采集处理板卡解析后的数据； 路径规划模块，用于对所述数据接收模块所接收的数据综合分析处理后，通过插补算法生成合理的运动规划路径； 指令控制模块，用于根据所述路径规划模块所规划的路径，通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
4.如权利要求1所述的基于RC的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，所述运动指令包括:控制所述高空清洗机器人前进、后退、转向、清洗、回污的指令。
5.如权利要求1所述的基于RC的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，所述RC上运行嵌入式Linux操作系统，并在嵌入式Linux环境下写入有适用于高空清洗机器人安全作业的控制软件包。
6.如权利要求1所述的基于RC的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，所述RC支持与外设之间的多种接口通讯协议。
7.如权利要求1至6中任一项所述的基于RC的高空清洗机器人控制系统，其特征在于，该系统还包括:无线遥控手柄，用于对所述高空清洗机器人进行手动控制。
8.一种基于RC的高空清洗机器人控制方法，其特征在于，包括: 将分布在高空清洗机器人本体上的数据采集设备所采集的数据通过传感器采集处理板卡进行解析； 通过控制器局域网CAN总线转送至机器人控制器RC，RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径； 通过CAN总线向各驱动器发出运动指令，控制机器人作业。
9.如权利要求8所述的基于RC的高空清洗机器人控制方法，其特征在于，所述RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理，生成合理的运动规划路径包括: 所述RC根据预设的程序对所述传感器采集处理板卡解析的数据进行综合分析处理； 所述RC根据综合分析处理后得出的数据，通过插补算法生成合理的运动规划路径。
10.如权利要求8所述的基于RC的高空清洗机器人控制方法，其特征在于，所述运动指令包括:控制所述高空清洗机器人前进、后退、转向、清洗、回污的指令。
【文档编号】B25J9/16GK104290095SQ201310566814
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】曲道奎, 周楠, 徐方, 刘世昌, 杨奇峰, 褚明杰 申请人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司