工业机器人无线示教实施装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种工业机器人无线示教方法和实施装置，包括无线通讯方法，实施操作过程，手持示教器、机器人控制器、输出输入模块、示教按钮和示教指示灯，所述示教按钮和示教指示灯均电连接在输出输入模块上，所述输出输入模块和机器人控制器通信连接，所述机器人控制器和手持示教器通过无线通信连接。同时还公开了一种通信实施的方法。采用无线通信代替线缆，因减少了使用电缆的成本，因此达到了降低成本，使用更加方便，且克服线缆限制的目的。
【专利说明】工业机器人无线示教实施装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人控制领域，具体地，涉及一种工业机器人无线示教实施装置及其方法。
【背景技术】
[0002]工业机器人示教方法(teaching playback)，也称为直接示教，就是指我们通常所说的手把手示教，由人直接操作示教器，对动机器人的手臂进行示教。在这种示教中，为了示教方便以及获取信息的快捷而准确，操作者可以选择在不同坐标系下示教，例如，可以选择在关节坐标系(Joint Coordinates)、直角坐标系(Rectangular Coordinates)以及工具坐标系(Tool Coordinates)或用户坐标系(User Coordinates)下进行示教。
[0003]示教器方法是机器人普遍采用的编程方式，典型的示教过程是依靠操作员观察机器人及其夹持工具相对于作业对象的位姿，通过对示教器的操作，反复调整示教点处机器人的作业位姿、运动参数和工艺参数，然后将满足作业要求的这些数据记录下来，再转入下一点的示教。整个示教过程结束后，机器人实际运行时使用这些被记录的数据，经过插补运算，就可以再现在示教点上记录的机器人位姿。
[0004]这个功能的用户界面是示教器控制键，操作示教器，向主控计算机发送控制命令，操纵主控计算机上的软件，完成对机器人的控制；其次示教器将接收到的当前机器人运动和状态等信息通过液晶屏完成显示。
[0005]目前示教器通过线缆与主控计算机相连。即工业机器人示教器与机器人主控制器计算机通讯通过有线的连接；通讯的方式主要有3种有线连接方式:VGA连接，串口RS-232和网口以太网，另外每种都有以及输入输出控制点(0N/0FF信号)的连接。
[0006]1，VGA连接:这种连接方法，示教器仅仅是显示操作单元，VGA信号由主控制器计算机生成，通过线缆将VGA信号连接到示教器的显示屏上。示教器本身没有CPU运算处理功能，是最简单的一种连接方法，也是连接点最多的。
[0007]2.串口 RS-232联系；这种方式示教器通过串口 RS-232与主控制器进行数据通讯，示教器有CPU和客制化的操作界面，数据可以先储存在示教器里，然后发送到主控制器上。
[0008]3.网口以太网连接；这种方式示教器通过以太网与主控制器进行数据通讯，示教器有CPU和客制化的操作界面，数据可以先储存在示教器里，然后发送到主控制器上。
[0009]这三种方式目前广泛应用在实际状态下，其共同的是:
1.实际操作示教器时，工作人员必须拖的长线缆，在机器人周围不停移动，观察确认工件和工具的位置。长线缆带来许多的不便和麻烦。有时候线缆长度限制了工作人员的活动范围。
[0010]2.由于示教器的移动，对线缆的要求很高:线缆质量必须高，连接性能可靠，同时线缆的柔性必须好，线缆的外层必须耐用和抗各种环境侵蚀。
[0011]3.有时候，工作要求线缆必须很长(甚至几十米)；这样高质量线缆，大大地增加了系统的成本。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种工业机器人无线示教实施装置及其方法，以实现降低成本且克服线缆限制的优点。
[0013]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种工业机器人无线示教实施装置，包括手持示教器、机器人控制器、输出输入模块、示教按钮和示教指示灯，所述示教按钮和示教指示灯均电连接在输出输入模块上，所述输出输入模块和机器人控制器通信连接，所述机器人控制器和手持示教器通过无线通信连接。
[0014]进一步的，所述手持示教器可为平板电脑和专用移动电脑。
[0015]进一步的，所述机器人控制器上电连接机器人手臂和总控制器，且该总控制器与上述输出输入模块电连接。
[0016]同时本发明技术方案还提供了一种工业机器人无线示教实施装置的示教方法，包括手持示教器和机器人控制器间通过ffiEE802.1la、5GHz ；IEEE802.1ln、2.4GHz ;IEEE802.1ln或2.4GHz IEEE802.llb/g的无线协议进行无线连接的无线通信层；
手持示教器调用主控制计算机预先设定的通讯函数库，以及根据工业协议标准读取机器人控制器信息的应用层；
示教器与控制器应用层通讯建立后，示教器显示机器人控制和机械臂的状态的操作
层；
以及
保证示教器和机器人控制器间的无线通讯进行监控的运行保障层。
[0017]进一步的，所述通讯函数库可为为dll数据库。
[0018]进一步的，运行保障层中的监控采用看门狗。
[0019]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案，采用无线通信代替线缆，因减少了使用电缆的成本，因此达到了降低成本且克服线缆限制的目的。
[0020]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例所述的工业机器人无线示教实施装置原理框图；
图2为本发明实施例所述的控制器结构示意图；
图3为本发明实施例所述的示教方法的原理框图。
[0022]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:
1-示教按钮；2_示教指示灯；3_故障复位指示灯；4_启动指示灯；5_停止指示灯；6-急停按钮；7_人机操作界面；8_机械人手臂。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]如图1所示，一种工业机器人无线示教实施装置，包括手持示教器、机器人控制器、输出输入模块、示教按钮和示教指示灯，示教按钮和示教指示灯均电连接在输出输入模块上，输出输入模块和机器人控制器通信连接，机器人控制器和手持示教器通过无线通信连接。机器人控制器上电连接机器人手臂8和总控制器，且该总控制器与上述输出输入模块电连接。
[0025]其中，手持示教器为平板电脑。示教器可以为微软的Windows操作系统或Linux操作系统。手持示教器可以是任何专用无线手持装置，也可以是通用的平板电脑(如iPAD之类产品)；任何装置均需装有示教器的应用程序；图中机器人控制器使用了东控自动化的一体化机器人控制器rPAC-540。
[0026]本发明技术方案还不提供了一种工业机器人无线示教实施装置的示教方法，包括手持示教器和机器人控制器间通过5GHz IEEE802.1la、5GHz IEEE802.1ln、2.4GHzIEEE802.1ln或2.4GHz IEEE802.llb/g的无线协议进行无线连接的无线通信层；在建立通信时，需要对机器人用户名称和密码进行验证，才可确保无线通讯的联接。
[0027]手持示教器调用主控制计算机预先设定的通讯函数库，以及根据工业协议标准读取机器人控制器信息的应用层；应用层也使用安全保护机能才能建立；比如:对机器人名称:xxxxxx ;密码:yyyyyyy,进行确认。
[0028]示教器与控制器应用层通讯建立后，示教器显示机器人控制和机械臂的状态的操作层；
若需要进行示教操作，必须进行操作层保护确认措施和机制:
1.示教器发出请求示教的指令。
[0029]2.主控制器收到指令，进行判断状态是否可以进行，若可以进行主控制发出信号，如现场控制柜示教指示灯(红色)开始间隙闪烁，表示可以示教，请到现场确认。
[0030]控制柜示教红色指示灯间隙闪烁。
[0031]3.操作人员必须现场按确认按钮进行确认。
[0032]4.主控制器收到确认信号后，将示教指示灯完全闪亮，并向示教器发出许可的信号。
[0033]5.示教器收到信号后，可以开始示教操作。
[0034]保证示教器和机器人控制器间的通讯进行监控的运行保障层。
[0035]通讯函数库为dll数据库。
[0036]运行保障层中的监控采用看门狗。
[0037]示教器和主控制器必须监控其之间的通讯联系，如:采用看门狗(Watchdog)和心跳功能(Heartbeat)。一旦通讯方式出现问题,主控制器必须实施安全保护措施。示教器需要对其已示教的参数进行保护和判断，是否可以进行连续示教等等。
[0038]示教器又叫示教编程器(以下简称示教器)是机器人控制系统的核心部件，是一个用来注册和存储机械运动或处理记忆的设备，该设备是由电子系统或计算机系统执行的。
[0039]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种工业机器人无线示教实施装置，其特征在于，包括手持无线移动示教器、机器人控制器、输出输入模块、示教按钮和示教指示灯，所述示教按钮和示教指示灯均电连接在输出输入模块上，所述输出输入模块和机器人控制器通信连接，所述机器人控制器和手持示教器通过无线通信连接。
2.根据权利要求1所述的工业机器人无线示教实施装置，其特征在于，所述手持无线示教器为平板电脑。
3.根据权利要求1或2所述的工业机器人无线示教实施装置，其特征在于，所述机器人控制器上电连接机器人手臂和总控制器，且该总控制器与上述输出输入模块电连接。
4.一种权利要求1所述的工业机器人无线示教实施装置的示教方法，其特征在于，包括手持示教器和机器人控制器间通过5GHz IEEE802.1la、5GHz IEEE802.1ln、2.4GHzIEEE802.1ln或2.4GHz IEEE802.llb/g的无线协议进行无线连接的无线通信层； 手持示教器调用主控制计算机预先设定的通讯函数库，以及根据工业协议标准读取机器人控制器信息的应用层； 示教器与控制器应用层通讯建立后，示教器显示机器人控制和机械臂的状态的操作层； 以及保证示教器和机器人控制器间的通讯进行监控的运行保障层。
5.根据权利要求4所述的工业机器人无线示教实施装置的示教方法，其特征在于，所述通讯函数库，为dll数据库。
6.根据权利要求4所述的工业机器人无线示教实施装置的示教方法，其特征在于，所述运行保障层中的监控采用看门狗。
【文档编号】B25J13/00GK103737602SQ201310599866
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】王伟栋 申请人:王伟栋