CN103064393A - 一种基于无线网络的机器人搬运控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多机器人输送控制***，尤其是涉及基于无线网络的多机器人输送控制***。该控制***包括：用户控制平台，上位机控制子***，安装于机器人上的下位机控制子***，安装于机器人运动轨迹上或附近的RFID标签；所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过有线或无线通信来传输信息；所述上位机控制子***与下位机控制子***之间通过无线通信来传输信息；所述下位机控制子***包括RFID读写器。该基于无线网络的机器人输送控制***通过RFID读写器读取RFID标签上的位置信息来确定机器人的具***置，定位精度高，实用性强。

Description

一种基于无线网络的机器人搬运控制***
技术领域
本发明涉及一种多机器人输送控制***，尤其是涉及基于无线网络的多机器人输送控制***。
背景技术
机器人是自动控制机器的俗称，包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务主要是协助或取代人类的工作。
申请号为03139296.2的中国发明专利公开了“基于无线网络的多机器人搬运控制***”，该控制***包括上位机控制子***，用于响应用户的操作命令、规划搬运任务并监控下位机控制子***；多个下位机控制子***，用于机器人关节运动轨迹规划、完成运动伺服并为上位机传递机器人运行状态参数；上位机控制子***和下位机控制子***通过无线网络相连。该控制***中，下位机控制子***根据上位机的机器人关节位移命令dx、dy、和dz，来控制机器人的关节电机完成关节位移，从而使机器人到达目的地。但该方式对关节电机及传动装置的精度要求极高，该机器人生产成本高，导致该机器人搬运控制***的实用性不强。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种基于无线网络的机器人搬运控制***。该控制***实用性强，机器人可准确地将物料送至目的地。
本发明采用以下技术方案：
一种基于无线网络的机器人搬运控制***，包括
用户控制平台，用于接收用户的操作命令并监控上位机控制子***；
上位机控制子***，用于响应用户的操作命令、规划输送任务并监控下位机控制子***；
下位机控制子***，用于控制机器人的行为，并为上位机控制子***传递机器人状态参数；所述下位机控制子***安装于机器人上；
RFID标签，安装于机器人运动轨迹上或附近，内含位置信息；
所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过有线或无线通信来传输信息；所述上位机控制子***与下位机控制子***之间通过无线通信来传输信息；
所述下位机控制子***包括RFID读写器，RFID读写器读取运动轨迹上或附近的RFID标签的位置信息。
该***可同时对多台机器人进行实时控制，实时监控，而且还可以实现远程控制，易于信息自动化管理。采用RFID读写器读取位于RFID标签来确定机器人的位置，位置精度高，而且对机器人的执行机构精度要求低，从而降低机器人的生产成本。
进一步的，所述上位机控制子***与下位机控制子***之间通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输信息。
基于Zigbee通信协议的无线网络低复杂度、低功耗、低成本，采用基于Zigbee通信协议的无线网络传输信息，可降低***建设成本以及运营成本。
进一步的，所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过基于以太网通信协议的局域网传输信息。
进一步的，所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过基于串口通信协议的网络传输信息。
所述基于无线网络的机器人搬运控制***还包括检测物料是否放置于物料停放区的第一***装置，第一***装置将检测结果通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输至上位机控制子***；上位机控制子***根据检测结果规划机器人任务。
进一步的，所述第一***装置包括光电传感器。
进一步的，所述物料放置于物料车内，物料车上设有内含目的地信息的RFID标签。
所述上位机控制子***还包括十字路口通行处理模块，当两个以上机器人同时通过某十字路口时，十字路口通行处理模块将通行命令优先发给工作任务优先权较高的下位机控制子***，由下位机控制子***对机器人进行停止/动行操作。
所述上位机控制子***还包括电梯控制模块，用于控制电梯的运作，上位机控制子***与电梯之间通过有线通信来传输信息；所述基于无线网络的机器人搬运控制***还包括安装于电梯门上或附近的第二***装置，第二***装置检测到机器人后，将信息通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输至上位机控制子***，电梯控制模块将命令发送至电梯。
进一步的，所述上位机控制子***与电梯之间通过基于以太网通信协议的局域网传输信息。
进一步的，所述上位机控制子***与电梯之间通过基于串口通信协议的网络传输信息。
进一步的，所述第二***装置包括光电传感器。
所述下位机控制子***还包括电量监测模块，用于监测机器人的电量，并将电量信息传输至上位机控制子***；当机器人电量不足时，上位机控制子***发送充电命令至下位机控制子***，机器人前往充电站充电。
所述下位机控制子***还包括充电站控制模块，充电站控制模块发送充电信号至充电站。
进一步的，所述充电站控制模块基于红外通讯协议发送充电信号至充电站。
进一步的，所述充电站控制模块基于蓝牙通讯协议发送充电信号至充电站。
所述基于无线网络的机器人搬运控制***还包括位于工作站点的第三***装置，用于接收工作站点的突发事件处理请求，并将突发事件处理请求通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输至上位机控制子***，上位机控制子***将突发事件请求传输至用户控制平台。
进一步的，所述第三***装置包括触摸屏。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、可对多台机器械人实时控制，实时监控，而且还可以实现远程控制，易于信息自动化管理。
2、采用RFID读写器读取位于RFID标签来确定机器人的位置，位置精度高，而且对机器人的动力装置及传动装置精度要求低，从而降低机器人的生产成本。
3、基于无线网络的机器人搬运控制***采用基于Zigbee通信协议的无线网络传递信息后，***抗干扰性强，建设成本低，运营成本低。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例的组成图。
图中：1－用户控制平台，2－上位机控制子***，3－下位机控制子***，4－机器人，6－第一RFID标签，7－RFID读写器，8－第一***装置，9－物料车，10－光电传感器，11－第二RFID标签，12－十字路口通行处理模块，13－电梯控制模块，14－电梯，15－充电站控制模块，16－第二***装置，17－电量监测模块，18－充电站，19－第三***装置，20－触摸屏。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明一种基于无线网络的机器人4搬运控制***。
图1所示为本发明其中一个实施例，该基于无线网络的机器人4搬运控制***包括：一个用户控制平台1、一个上位机控制子***2、若干下位机控制子***3。所述用户控制平台1接收用户的操作命令，并监控上位机控制子***2；所述上位机控制子***2响应用户的操作命令、规划输送任务并监控下位机控制子***3；所述下位机控制子***3控制机器人4的行为，并为上位机控制子***2传递机器人4状态参数。所述用户控制平台1与上位机控制子***2之间通过基于串口通信协议的网络传输信息，所述上位机控制子***2与下位机控制子***3之间通过基于Zigbee通信协议的无线网络（以下将“基于Zigbee通信协议的无线网络”简称为“Zigbee无线网络”）传输信息。所述下位机控制子***3安装于机器人4上，并与机器人4执行机构电性相连。
所述基于无线网络的机器人4搬运控制***还包括安装于机器人4运动轨迹上的第一RFID标签6，该第一RFID标签6上内含所在位置的信息。所述下位机控制子***3包括RFID读写器7，所述RFID读写器7读取运动轨迹上第一RFID标签6的位置信息后，通过Zigbee无线网络传输至上位机控制***，从而实现对机器人4定位。
所述基于无线网络的机器人4搬运控制***还包括安装于工作站点的物料停放区的第一***装置8，所述第一***装置8包括光电传感器10，光电传感器10检测到物料放置于物料停放区后，第一***装置8将检测结果通过Zigbee无线网络传输至上位机控制子***2；上位机控制子***2根据检测结果规划机器人4任务。当某工作站点的物料放置在停放区，则上位机控制子***2立即调派离该工作站点最近的无任务机器人4执行此任务，即上位机控制子***2将操作命令发送给相应的下位机控制子***3，再由下位机控制子***3控制机器人4执行任务。
所述物料放置于物料车9内，所述物料车9上设有内含目的地信息的第二RFID标签11，下位机控制子***3读取目的地信息后，将目的地信息传输至上位机控制子***2，上位机控制子***2识别目的地信息后，发送操作命令至下位机控制子***3。
所述上位机控制子***2还包括十字路口通行处理模块12，当机器人4通过一个十字路口时，十字路口通行处理模块12判断是否有其机器人4同时需要通过，然后将命令传输至下位机控制子***3，由下位机控制子***3对机器人4进行停止/动行操作。即当多个机器人4需要同时通过某十字路口时，十字路口通行处理模块12将通行命令优先分配至任务优先等级较高的机器人4。
所述上位机控制子***2还包括电梯控制模块13，上位机控制子***2与电梯14之间通过基于串口通信协议的网络传递信息；所述基于无线网络的机器人4搬运控制***还包括安装于电梯14门附近的第二***装置16，所述第二***装置16包括光电传感器10，光电传感器10检测到机器人4到达电梯14口后，第二***装置16将信息通过Zigbee无线网络传输至上位机控制子***2，再由电梯控制模块13将输送命令发送至电梯14，然后电梯14到相应的楼层装载机器人4。电梯14一次最多装载两个机器人4，假如电梯14中一个要去十楼，另一个要去四楼，当电梯14到达四楼，机器人4退出后，电梯14可以在四楼到九楼按照优先等级再装载一个机器人4，当到达十楼，机器人4退出后，电梯14又按照一楼到顶楼优先等级装载一个机器人4，假如是去五楼，那十楼与五楼之间按照优先等级再装载一个机器人4，以此反复执行。
所述下位机控制子***3还包括电量监测模块17，用于监测机器人4的电量，并将电量信息传输至上位机控制子***2；当机器人4电量不足时，上位机控制子***2发送充电命令至下位机控制子***3，机器人4前往充电站18充电。所述下位机控制子***3还包括充电站控制模块15，机器人4到过充电站18后，充电站控制模块15发送基于红外通讯协议的控制信号至充电站18，充电站18对机器人4进行通电。
所述基于无线网络的机器人4搬运控制***还包括位于工作站点的第三***装置19，所述第三***装置19包括触摸屏20，触摸屏20接收工作站点的突发事件处理请求后，第三***装置19将突发事件处理请求通过Zigbee无线网络传输至上位机控制子***2，上位机控制子***2将突发事件请求传输至用户控制平台1。工作人员将充许优先处理的命令输入用户控制平台1后，上位机控制子***2将该任务发送给离该工作站点最近且无执行任务的机器人4，从便应付突发事件。
所述基于无线网络的机器人4搬运控制***一般工作流程如下：
步骤1），某工作站点装载着物料的物料车9放置于物料放置区后，上位机控制子***2立即调派离工作站最近的无任务的机器人4执行此任务；
步骤2），机器人4潜入物料车9中，启动内部的执行机构，将物料车9牢牢“抱”住，到达目的地后，释放内部的执行机构，然后机器人4直线后退一段距离，脱离物料车9。如果此时本站点没有满载的物料车9，同时机器人4又没有接收到执行任务的命令，上机位控制子***命令机器人4在本站装载一个空物料车9回到本次任务的出发点；如果此时本站有满载的物料车9, 上机位控制子***命令机器人4将物料输送至目的地。
步骤3），当任务执行完成后，机器人4立即回到初始位置待命，在这个过程中如果收到中控***的执行任务命令，将继续执行任务，以此反复运行。
    本发明可应用于医院的物流配送后，相对于人工配送，本发明可释放34%的配送时间，节省75%的运输成本，降低38%的运输可变性，有效降低医院内交叉感染几率，优化医疗服务流程。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于，包括：
用户控制平台，用于接收用户的操作命令并监控上位机控制子***；
上位机控制子***，用于响应用户的操作命令、规划输送任务并监控下位机控制子***；
下位机控制子***，用于控制机器人的行为，并为上位机控制子***传递机器人状态参数；所述下位机控制子***安装于机器人上；
RFID标签，安装于机器人运动轨迹上或附近，内含位置信息；
所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过有线或无线通信来传输信息；所述上位机控制子***与下位机控制子***之间通过无线通信来传输信息；
所述下位机控制子***包括RFID读写器，RFID读写器读取运动轨迹上或附近的RFID标签的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述上位机控制子***与下位机控制子***之间通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输信息。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过基于以太网通信协议的局域网传输信息。
4.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述用户控制平台与上位机控制子***之间通过基于串口通信协议的网络传输信息。
5.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：还包括检测物料是否放置于物料停放区的第一***装置，第一***装置将检测结果通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输至上位机控制子***。
6.根据权利要求5所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述第一***装置包括光电传感器。
7.根据权利要求5或6所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述物料放置于物料车内，物料车上设有内含目的地信息的RFID标签。
8.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述上位机控制子***还包括十字路口通行处理模块，当两个以上机器人同时通过某十字路口时，十字路口通行处理模块将通行命令优先发给工作任务优先权较高的下位机控制子***。
9.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述上位机控制子***还包括电梯控制模块，用于控制电梯的运作，上位机控制子***与电梯之间通过有线通信来传输信息；所述基于无线网络的机器人搬运控制***还包括安装于电梯门上或附近的第二***装置，第二***装置检测到机器人后，将请求信息通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输至上位机控制子***，电梯控制模块将命令发送至电梯。
10.根据权利要求9所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述上位机控制子***与电梯之间通过基于以太网通信协议的局域网传输信息。
11.根据权利要求9所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述上位机控制子***与电梯之间通过基于串口通信协议的网络传输信息。
12.根据权利要求9所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述第二***装置包括光电传感器。
13.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述下位机控制子***还包括电量监测模块，用于监测机器人的电量，并将电量信息传输至上位机控制子***。
14.根据权利要求13所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述下位机控制子***还包括充电站控制模块，充电站控制模块发送充电信号至充电站。
15.根据权利要求14所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述充电站控制模块基于红外通讯协议发送充电信号至充电站。
16.根据权利要求14所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述充电站控制模块基于蓝牙通讯协议发送充电信号至充电站。
17.根据权利要求1或2所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：还包括位于工作站点的第三***装置，用于接收工作站点的突发事件处理请求，并将突发事件处理请求通过基于Zigbee通信协议的无线网络传输至上位机控制子***，上位机控制子***将突发事件请求传输至用户控制平台。
18.根据权利要求17所述的基于无线网络的机器人搬运控制***，其特征在于：所述第三***装置包括触摸屏。
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