基于云控平台的功能机器人控制系统的制作方法

[0001]
本发明涉及功能机器人控制，尤其涉及一种用于基于云控平台的功能机器人控制系统。


背景技术：

[0002]
随着互联网技术的不断进步，许多行业开始了新的产业升级，逐渐从传统的机械行业向智能化新产业过渡。工业4.0的提出，开始出现许多新机遇，对于行业的选择，是做创新领先者，还是落后跟随者。通过生产技术创新、信息化创新，将更有余力投入设计创新、营销创新，获得更不平等的竞争优势。企业进行智能化改造，将进一步解决原本受制于自动化程度低下、对技术工人过于依赖等问题，从而可以进一步提高相应的技术水平，提高生产效率，降低出错率，减少交货周期，使得企业生产更上一层楼。
[0003]
功能机器人的技术发展使得传统的产业线得以更加智能化，以喷涂机器人、分捡机器人、焊接机器人为代表的新型功能机器人，不仅提高了企业的生产能力，同时也衍生出一大批以生产功能机器人零部件、测试系统为代表的现代化产业，整个行业的未来是十分光明的。
[0004]
现如今随着物联网、5g、云技术等科技革命的兴起，加快了智能机器人产业的整体发展速度。云控平台的技术发展，将原本单一的机器人控制线路整合成线上统一检测管理，不仅减轻了维护人员的工作量，降低工作强度与维护成本，也进一步提升企业生产的效率与准确度，是未来新型智能产业发展的新模式。


技术实现要素：

[0005]
本申请实施例通过提供一种基于云控平台的功能机器人控制系统，用于解决现有功能机器人控制不稳定的问题。
[0006]
本申请提供的技术方案如下：
[0007]
一种基于云控平台的功能机器人控制系统，包括：
[0008]
若干机器人控制端，分别配置为连接对应的功能机器人，用于将接收的控制指令转换为所述功能机器人可识别的指令信号后，控制所述功能机器人运行，同时采集并存储所述功能机器人包括工作时长、设备温度、位姿特性以及异常信息在内的运行日志；
[0009]
分布式区域云，配置有互为冗余的若干云端服务器；任一执行监控的所述云端服务器与所述机器人控制端通信，通过所述机器人控制端对所述功能机器人发送包括远程监控、开关控制、位姿调节在内的控制指令，调用所述机器人控制端内存储的运行日志；同时，将工作情况实时分享给冗余设置的所述云端服务器，以便出现故障时，冗余设置的所述云端服务器接管对所述功能机器人的监控。
[0010]
进一步地，所述机器人控制端包括控制装置，所述控制装置至少包括微处理器、可编程控制器以及运算加速器；
[0011]
所述微处理器分别与所述可编程控制器、所述运算加速器连接；
[0012]
通过所述可编程控制器将控制指令转换为所述功能机器人可识别的指令信号，以控制对应的所述功能机器人；
[0013]
通过所述运算加速器对所述功能机器人的运作数据进行协作运算，以实时传输至所述云端服务器。
[0014]
进一步地，所述机器人控制端包括存储装置，所述存储装置与所述微处理器连接，用于实时云存储对应的所述功能机器人的运行日志。
[0015]
进一步地，所述机器人控制端包括多路传感器，所述多路传感器与所述微处理器连接；所述功能机器人设有若干标记点，通过所述多路传感器采集各所述标记点，以获取所述功能机器人包括工作时长、设备温度、位姿特性以及异常信息在内的运行日志。
[0016]
进一步地，所述多路传感器包括光纤陀螺仪和三轴加速度传感器；当功能机器人正常工作时，所述功能机器人在一定范围内运动，通过所述光纤陀螺仪和所述三轴加速度传感器共同运作，检测所述功能机器人的位姿情况。
[0017]
进一步地，所述机器人控制端包括转换电路和机器人电源；所述转换电路连接外接电源；
[0018]
所述转换电路包括第一线路和第二线路，所述第一线路接入机器人电源，用以给所述功能机器人供电；所述第二线路接入所述控制装置，用以给所述机器人控制端供电。
[0019]
进一步地，所述机器人控制端包括急停装置，所述急停装置接入所述控制装置与所述机器人电源连接的电路中，用于对所述功能机器人运行进行急停处理。
[0020]
进一步地，所述机器人控制端包括无线通讯装置，所述无线通讯装置与所述微处理器连接，采用zigbee技术，以便所述控制装置通过所述无线通讯装置与云端服务器通信。
[0021]
进一步地，所述机器人控制端包括报警装置，所述报警装置与所述微处理器连接，用于对出现故障的所述功能机器人进行报警提醒。
[0022]
本申请实施例中提供的基于云控平台的功能机器人控制系统，至少具有如下技术效果：
[0023]
1、本发明的一种基于云控平台的功能机器人控制系统,通过zigbee技术近距离通信，且机器人终端内置大容量存储空间，可以实现各工位上功能机器人的运行监控、紧急停断、位姿调节。
[0024]
2、本发明在传统单一控制机器人的基础上，结合分布式区域云，每一个功能机器人控制端控制器可作为一个终端节点，利用控制中心内部的运算加速器可完成各个节点的协作运算，并通过每个节点处的存储空间将功能机器人工作参数进行保存，上传云端，方便维护人员进行实时跟踪检测。
[0025]
3、本发明的提出的一种基于云控平台的功能机器人控制系统，采用分布式存储去中心化的架构，每个功能机器人控制端控制器可独立调取数据，在安全上将更加完备。
附图说明
[0026]
图1为本申请实施例中的功能机器人及其终端示意图；
[0027]
图2为本申请实施例的基于云控平台的功能机器人控制系统结构图；
[0028]
图3为本申请实施例的基于云控平台的功能机器人控制系统连接框图；
[0029]
图4为本申请实施例的分布式冗余连接原理示意图；
[0030]
图5为本申请实施例中的机器人控制端的结构框图；
[0031]
图6为本申请实施例中的控制装置的结构框图。
[0032]
附图标号：分布式区域云100，机器人控制端200，功能机器人300，外接电源400，标记点500，控制装置210，微处理器211，可编程控制器212，运算加速器213，转接电路220，第一线路221，第二线路222，急停装置230,机器人电源240，存储装置250，多路传感器260，无线通讯装置270，报警装置280，云端服务器110，第一云端服务器111，第二云端服务器112，
具体实施方式
[0033]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，该些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围，在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0034]
本申请中所提及的一种元件“连接”或者“接入”另一元件，其可以直接地连接或者直接地接入到另一元件，或者也可以存在中间元件。在本发明的描述中，除非有明确的规定或者限定，所描述的“安装”、“相连接”均是广义含义，本领域技术人员应做广义理解。
[0035]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0036]
本实施例提供了一种基于云控平台的功能机器人300控制系统，包括：机器人控制端200、功能机器人300以及分布式区域云100。
[0037]
参考图1所示，本实施例中的若干机器人控制端200分别配置为连接对应的功能机器人300，用于将接收的控制指令转换为功能机器人300可识别的指令信号后，控制功能机器人300运行，同时采集并存储功能机器人300包括工作时长、设备温度、位姿特性以及异常信息在内的运行日志。
[0038]
参考图2-3所示，本实施例中的分布式区域云100配置有互为冗余的若干云端服务器110；任一执行监控的云端服务器110与机器人控制端200通信，通过机器人控制端200对功能机器人300发送包括远程监控、开关控制、位姿调节在内的控制指令，调用机器人控制端200内存储的运行日志；同时，将工作情况实时分享给冗余设置的云端服务器110，以便出现故障时，冗余设置的云端服务器110接管对功能机器人300的监控。
[0039]
本实施例中的分布式区域云100中包括有若干云端服务器110，各机器人控制端200接入到分布式区域云100中，并与其中一云端服务器110数据通信。用户终端通过访问任一云端服务器110即可获悉任意的功能机器人300的工作情况。用户终端可以为智能手机、平板电脑或其他终端设备。进一步地，各云端服务器110接入远程应用平台，以实时共享功能机器人300的工作情况，当然了，若需要查看某一功能机器人300的运行日志，需要对应监控的云端服务器110调用该功能机器人300的对应机器人控制端200存储的运行日志，并分享到所有冗余的云端服务器110。
[0040]
进一步地，参考图4所示，分布式区域云100中的若干云端服务器110互为冗余，且可互相通信；，包括第一云端服务器111、第二云端服务器112、第三云端服务器113、第四云端服务器114，若干机器人控制端200接入分布式区域云100中后，可与分布式区域云100中的任意一云端服务器110通信。机器人控制端包括200-1、200-2、200-3、200-4；任一云端服务器110监控某一功能机器人300时，与其相应的机器人控制端200通信，以便发送控制指令
以及接收功能机器人300的运行日志，同时将工作情况分享给分布式区域云100中的其他冗余设置的云端服务器110。进一步地，任意云端服务器110可监控一台或多台功能机器人300，结合其他云端服务器110共享的监控情况，使得用户访问任意一台云端服务器110即可了解所有功能机器人300的实时动态。同时为获悉任一功能机器人300的运作情况，通过监控的云端服务器110调用对应机器人控制端200存储的工作日志即可了解，方便维护人员进行实时跟踪的同时，提高数据传输速率。
[0041]
举例说明，假设分布式区域云100中包括互为冗余的第一云端服务器111和第二云端服务器112。当然，分布式区域云100不仅仅只有第一云端服务器111和第二云端服务器112，本实施例举例说明冗余设置。第一云端服务器111和第二云端服务器112均可以与所有机器人控制端200正常通信。第一云端服务器110执行监控时，与一个或多个机器人控制端200通信，通过机器人控制端200对相应的功能机器人300执行监控，包括发送远程监控、开关控制、位姿调节在内的控制指令，以及调用机器人控制端200内存储的运行日志，以及接收机器人控制端200实时上传的功能机器人300工作情况。同时，由于第一云端服务器111与第二云端服务器112互为冗余，第一云端服务器111将监控情况实时分享给冗余设置的第二云端服务器112，此时虽然第二云端服务器112没有与机器人控制端200通信，但是实时接收到第一云端服务器111分享的监控情况。因此，若第一云端服务器111出现通信故障时，那么第二云端服务器112直接接管对功能机器人300的监控。
[0042]
参考图5所示，本实施例中的机器人控制端200包括控制装置210、存储装置250、转换电路、急停装置230、机器人电源240、多路传感器260、报警装置280以及无线通讯装置270。
[0043]
参考图6所示，本实施例中的机器人控制端200包括控制装置210，控制装置210至少包括微处理器211、可编程控制器212以及运算加速器213；微处理器211分别与可编程控制器212、运算加速器213连接；微处理器211通过可编程控制器212将接收的控制指令转换为功能机器人300可识别的指令信号，以控制对应的功能机器人300；微处理器211通过运算加速器213对功能机器人300的运作数据进行协作运算，以实时传输至云端服务器110。
[0044]
进一步地，每一个机器人控制端200可作为一个终端节点，利用运算加速器213可完成各个节点的协作云端，将对应的功能机器人300的运作情况上传至分布式区域云100中，进而实现操作人员通过访问各云端服务器110，即可获悉各个功能机器人300的运作情况。尤其是应用到生产线中时，采用分布式存储去中心化的架构，通过每个机器人控制端200可独立调取数据，更加安全完善。
[0045]
本实施例中的控制装置210包括存储装置250，存储装置250与微处理器211连接，用于实时云存储对应的功能机器人300的运行日志。进一步地，本实施例中的存储装置250内置有大容量存储空间，进行云存储实时保存功能机器人300的运行日志等情况，还用于缓存当前的运行情况，以便传输给正在监控的云端服务器110。
[0046]
本实施例中的控制装置210包括多路传感器260，多路传感器260与微处理器211连接。与之对应的功能机器人300上设有若干标记点500，通过多路传感器260采集各标记点500，得出功能机器人300的位姿姿态，从而获取功能机器人300包括工作时长、设备温度、位姿特性以及异常信息在内的运行日志。进一步地，多路传感器260包括光纤陀螺仪和三轴加速度传感器；当机器人正常工作时，功能机器人300的工作臂在一定范围内的进行旋转运
动，通过光纤陀螺仪和三轴加速度传感器共同运作，检测功能机器人300的位姿情况。
[0047]
在一种实施例中，功能机器人300包括机械臂和驱动机构，采集功能机器人300的位姿情况，即为采集机械臂的位姿情况，当功能机器人300正常工作时，机械臂在驱动机构的驱动作用下处于一定范围内的旋转运动，当功能机器人300在运行过程中，驱动机构出现异常时，即机械臂当前的位姿角度以及速度急剧变化。本实施例中的驱动机构可以是但不限于步进电机。进一步地，机械臂上设有若干标记点500，通过若干标记点500的空间位置呈现出机械臂的运行姿态。本实施例中通过光纤陀螺仪和三轴加速度传感器共同运作，获取当前机械臂的旋转角度数据，并传输给微处理器211处理，利用微处理器211中内置的逻辑处理算法进行比对校正误差，获取机械臂正确的运行姿态数据，以进行进一步控制机械臂运动。本实施例中，通过光纤陀螺仪和三轴加速度传感器进行角度测量后，利用卡尔曼滤波原理进行计算，其中，系统状态方程为：x
t
＝ax
t-1
+bu
t-1
+ε
t-1
；控制方程为：y
t
＝cx
t
+γ
t
；由陀螺仪进行旋转角速度检测并通过自带的程序推导出旋转角度，三轴加速度传感器测量加速度轴上的加速度，基于此计算：
[0048][0049]
计算出角度误差后，再计算出增益k
t
，最后对当前的功能机器人300状态进行更新，最终得出一个最优化的角度结果，从而控制功能机器人300运动。
[0050]
本实施例中的机器人控制端200包括转换电路和机器人电源240；转换电路连接外接电源400。通过外接电源400获取供电。转换电路包括第一线路221和第二线路222，第一线路221接入机器人电源240，用以给功能机器人300供电，以驱动功能机器人300运作；第二线路222接入控制装置210，用以给机器人控制端200供电，进一步地，接入控制装置210的多个部件供电。
[0051]
本实施例中的机器人控制端200包括急停装置230，急停装置230接入控制装置210与机器人电源240连接的电路中，用于对功能机器人300运行进行急停处理。
[0052]
本实施例中的机器人控制端200包括无线通讯装置270，无线通讯装置270与控制装置210连接，采用zigbee技术，以便控制装置210通过无线通讯装置270与云端服务器110通信。
[0053]
本实施例中的机器人控制端200包括报警装置280，报警装置280与微处理器211连接，用于对出现故障的功能机器人300进行报警提醒。本实施例中，当功能机器人300的数据出现异常时，立即发出警报，并通过自动或手动开启急停装置230，在保证所有功能机器人300正常运作的基础上，断开异常的功能机器人300的电源，以保证安全。
[0054]
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，则可对这些实施例做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。
[0055]
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。