CN109070357B - 工业机器人***、控制***及方法、控制器及计算设备 - Google Patents

Abstract

一种工业机器人***，所述工业机器人控制***(10)包括：控制器(11)和计算设备(12)，控制器(11)与工业机器人的操作机连接，计算设备(12)与控制器(11)连接；控制器(11)用于运行第一操作指令对应的第一类程序以实现第一类功能：计算设备(12)用于并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器(11)实现第二类程序对应的第二类功能；其中，第一类程序不同于第二类程序。该工业机器人控制***能够减轻控制器(11)的负荷，提高机器人运行的可靠性。还披露了一种控制***及方法、控制器及计算设备。

Description

工业机器人***、控制***及方法、控制器及计算设备

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种工业机器人***、控制***及方法、控制器及计算设备。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，能够自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。由于其具有可编程、拟人化、通用性以及采用机电一体化技术等特点，而被广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金以及印刷出版等众多行业。

然而，由于现有的工业机器人的功能控制软件均部署在工业机器人的内部控制器上，且工业机器人所具有的功能大多集成在功能控制软件中。随着工业需求的不断增高，功能控制软件中集成的功能越来越多且复杂，这对工业机器人上的内部控制器也提出了越来越高的要求，导致工业机器人生产和维护的成本也增加了，且降低了工业机器人的可靠性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种工业机器人***、控制***及方法、控制器及计算设备，能够解决工业机器人生产和维护的成本高、运行可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种工业机器人的控制***，包括：控制器和计算设备，控制器与工业机器人的操作机连接，计算设备与控制器连接；控制器用于接收用户操作指令，并判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序以实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，将第二操作指令向计算设备发送；计算设备用于接收控制器发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器实现第二类程序对应的第二类功能；其中，第一类程序不同于第二类程序。

为解决上述技术问题，本发明另采用的技术方案是：提供一种工业机器人***，工业机器人包括：操作机；控制器，连接操作机，用于接收用户操作指令，并判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序以实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，将第二操作指令向计算设备发送运行第一类程序以实现第一类功能；计算设备，连接控制器，用于接收控制器发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器实现第二类程序对应的第二类功能运行第二类程序并通过控制器实现第二类功能；其中，第一类程序不同于第二类程序。

为解决上述技术问题，本发明又采用的技术方案是：提供一种工业机器人的控制器，包括：第一通信接口，用于连接工业机器人的操作机；第二通信接口，用于连接工业机器人的计算设备；第三通信接口，用于接收用户操作指令；处理电路，耦接第一通信接口、第二通信接口和第三通信接口，用于通过第三通信接口接收用户操作指令，判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序，通过第一通信接口控制操作机实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，通过第二通信接口将第二操作指令向计算设备发送，以使得计算设备运行第二操作指令对应的第二类程序，并通过控制器实现第二类程序对应的第二类功能；其中，第一类程序不同于第二类程序。

为解决上述技术问题，本发明又采用的技术方案是：提供一种用于工业机器人的计算设备，包括：第四通信接口，用于连接工业机器人的控制器；处理器，耦接第四通信接口，通过第四通信接口接收控制器发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器实现第二类程序对应的第二类功能。

为解决上述技术问题，本发明又采用的技术方案是：提供一种工业机器人的控制方法，包括：接收用户操作指令；判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令；若为第一操作指令，则工业机器人的控制器运行第一类程序以实现第一类功能；若为第二操作指令，则控制器将第二操作指令发送至工业机器人的计算设备，以使得计算设备运行第二类程序，实现第二类功能；其中，第一类程序不同于第二类程序。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过设置与控制器连接的计算设备，使得将对工业机器人的控制功能一部分分配在计算设备上，仅在控制器上保留第一类功能对应的第一类程序，因此，控制操作件的主体不再限于控制器一个，控制器和计算设备能各自运行相应的程序，进一步可增加新的操作功能，退一步可减轻控制器的负荷，进而降低对控制器的要求，提高机器人运行的可靠性。

附图说明

图1是本发明工业机器人的控制***一实施例的框架示意图；

图2是本发明工业机器人***一实施例的框架示意图；

图3是本发明工业机器人控制器一实施例的结构示意图；

图4是本发明用于工业机器人的计算设备一实施例的结构示意图；

图5是本发明工业机器人的控制方法一实施例的流程示意图；

图6是本发明工业机器人的控制方法一实施例中步骤S120的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明工业机器人的控制***10一实施例包括：控制器11和计算设备12。

其中，控制器11具体与工业机器人的操作机连接，用于接收用户操作指令，并判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序以实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，将第二操作指令向计算设备12发送。

可选地，控制器11判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令时，控制器11首先获取用户操作指令的操作参数，并根据预设的功能程序表中操作参数与操作指令的对应关系，然后判断与操作参数匹配的用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令。

容易理解地，控制器11是工业机器人的核心，具体通过动力线和数据线与工业机器人的操作机连接，进而能够为操作机提供动力，并通过动力线将动力传输至操作机的各个动作部位。

具体地，为了满足工业需求，控制器11多采用计算能力较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成，在一些应用场景中，由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全满足某些工业机器人在价格、性能、集成度和接口等方面的要求，此时可以根据需要将特定的处理器与所需要的接口集成在一起，这样能够简化******电路的设计，缩小***尺寸，并降低成本。同时，控制器11可以为便携式设备或固定设备，具体根据不同需求而定。

可选地，第一类功能可以包括运动控制、流程控制、IO控制、定时功能等中的至少一个。更加具体地，第一类功能可以为单独移动操作机的各个关节、在笛卡尔坐标系中移动操作机、读取操作机各个关节的编码器数值、读取操作机上的工具中心点的笛卡尔坐标，进行上电和下电、使能或者非使能操作机对应的驱动器、读取和设置控制器的输入输出状态、安全控制、机器人控制程序中间执行代码的读取和执行、执行过程的暂停和重启、控制程序的内部变量的查看和更改等中的至少一种。容易理解地，第一类程序即实现第一类功能所需要运行的程序，具体可以是能够控制实现第一类功能的相关软件、插件等，在本实施例中集成在控制器11上。

在本实施例中，由于第一类功能仅保留了工业机器人最基本的与正常生产相关的控制功能，因此，在一个应用场景中，第一类程序仅运行在控制器11的单片机上，进而在一定程度上提高了工业机器人的可靠性。当然，在其它应用场景中并不限于单片机。容易理解地，因为机器人所需要的基本功能不会经常变化，也就是说，基本功能软件内部的功能通常不需要经常改变，因此，在产品开发时，只需要对机器人所需的其它功能对应的程序进行相应的开发即可，进而减少了不必要的劳动和时间，因此，通过这样的设计能够减小产品开发周期。

同时，计算设备12，与控制器11连接，用于接收控制器11发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器11实现第二类程序对应的第二类功能。

其中，计算设备12可以为工业控制计算机、服务器甚至控制器11本身等中的至少一种。具体地，计算设备12与控制器11通过通信网络连接。在一些应用场景中，也可以通过无线网络或有线网络等连接。

容易理解地，上述第一类程序不同于第二类程序。

在一个应用场景中，计算设备12运行第二类程序并通过控制器11实现第二类功能包括：在计算设备12上运行第二类程序以获得可执行文件，并通过与控制器11的连接将可执行文件发送至控制器11，以实现第二类功能。其中，例如当机器人是关节类机器人时，可执行文件具体可以是机器人在完成第二类功能时，各个关节在相应的时间点对应的移动的坐标、角度以及移动速度、加速度等简单的数据文件。此时，虽然控制器11仍然运行，但是只需运行这些简单的可执行文件即可，大大地降低了控制器11的运行负担。

具体地，第二类功能可以包括基本操作应用和扩展功能应用。其中，基本操作应用为帮助用户完成机器人控制必须的应用功能，具体可以为零点标定、坐标系测量、文件管理、文件编辑、编译、下载、调试等中的至少一个；而扩展功能应用则为不同用户所使用的应用功能，具体可以包括弧焊、点焊、软PLC、软浮动、力控制、传送带跟踪等中的至少一个。

由于计算设备12可以不受限于控制器11，因此可以选择性能较好的通用工业控制计算机或者外部服务器等。容易理解地，一个计算设备12可以对应一台操作机，也可以对应多台操作机以满足用户不同的使用需求，此处不做具体限定。在一个应用场景中，计算设备12也可以是工业机器人***10的控制器11本身，容易理解地，在此种情况下，控制器11既能够运行第一类程序以实现第一类功能，又能够运行第二类程序以实现第二类功能。

本实施例中，将工业机器人相关的基本操作应用和扩展功能应用即第二类功能集成在计算设备12上，而非与第一类功能一起集成在控制器11上。此种情况下，控制操作件的主体不再限于控制器11一个，控制11器和计算设备12能各自运行相应的程序，进一步可增加新的操作功能，退一步可减轻控制器11的负荷，进而降低对控制器11的要求，提高机器人运行的可靠性。同时，后续如果只需要升级基本操作功能和扩展功能相应的程序时，只需升级计算设备12和/或第二类程序即可，而不需要对每一台控制器11和/或第一类程序升级，因而大大降低了维护成本和软件使用成本。

请参阅图2，本发明工业机器人***20一实施例，包括：操作机21、控制器22以及计算设备23。

工业机器人按照机械结构分，可分为直角坐标机器人、SCARA机器人、关节型机器人、并联机器人等，不同行业根据不同的使用要求所采用的工业机器人不同。目前工业机器人市场中主要为关节型工业机器人。

其中，控制器22连接操作机21，用于接收用户操作指令，并判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序以实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，将第二操作指令向计算设备23发送；计算设备23，连接控制器22，用于接收控制器22发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器22实现第二类程序对应的第二类功能。

其中，本实施例中控制器22和计算设备23的功能以及连接方式等与本发明工业机器人的控制***一实施例中的基本相同，具体请参见上述实施例，此处不再赘述。

需要指出的是，操作机21是工业机器人***20的机体结构和机械传动***，是控制器22、以及计算设备23的主要控制对象。容易理解地，操作机21是工业机器人***20的重要组成部分，也是其中的支撑基础和执行机构，所有的计算、分析和编程最终均要通过操作机21来实现各种复杂运动。在一个应用场景中，操作机21的基本结构主要包括：传动部件、机身及行走机构、臂部、腕部、手部等，各部件通过控制器22的控制来完成预先设定的动作，进而相互配合完成特定的任务。由于工业机器人工作环境和工作性质的特殊性，常见的操作机21的材料有碳素结构钢和合金结构钢、铝、铝合金及其他轻合金材料、纤维增强合金、陶瓷、纤维增强复合材料等，此处不作限定。

在一个应用场景中，操作机需要在脱离计算设备12的情况下执行第二类功能，此时，需计算设备12运行第二类程序，并将运行第二类程序所获得的可执行文件下载至控制器11中，然后在脱离计算设备12后，控制器11运行可执行文件便可控制操作机实现该第二类功能。

例如，用户需要操作机在脱离计算设备12的情况下执行码垛功能。在这种情况下，当计算机设备12接收到码垛的指令后，经判断该码垛指令对应的码垛功能属于第二类功能，然后计算设备12运行码垛功能相应的程序，并将运行该程序所获得的可执行文件下载至控制器11中，然后，在断开计算机设备12与控制器11的连接后，控制器11可通过运行该可执行文件来控制操作机实现码垛功能。

请参阅图3，本发明工业机器人的控制器30一实施例，包括：第一通信接口31，用于连接工业机器人的操作机；第二通信接口32，用于连接工业机器人的计算设备；第三通信接口33，用于接收用户操作指令；处理电路34，处理电路，耦接第一通信接口31、第二通信接口32和第三通信接口33，用于通过第三通信接口33接收用户操作指令，判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序，通过第一通信接口31控制操作机实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，通过第二通信接口32将第二操作指令向计算设备发送，以使得计算设备运行第二操作指令对应的第二类程序，并通过控制器30实现第二类程序对应的第二类功能。

容易理解地，上述第一类程序不同于第二类程序。

其中，处理电路34在第三通信接口33获取用户操作指令的操作参数后，根据预设的功能程序表中操作参数与操作指令的对应关系，判断与操作参数匹配的用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令。通过上述实施例的实施，处理电路34通过第三通信接口33接收用户操作指令，判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在用户操作指令为第一操作指令时，运行第一操作指令对应的第一类程序，通过第一通信接口31控制操作机实现第一类功能；当用户操作指令为第二操作指令时，通过第二通信接口32将第二操作指令向计算设备发送，以使得计算设备运行第二操作指令对应的第二类程序，并通过控制器30实现第二类程序对应的第二类功能。

其中，处理电路34具体可以是处理器、服务器、计算机等中的至少一种。

其中，关于控制器30的功能等相关内容，与上述本发明工业机器人的控制***一实施例以及本发明工业机器人***一实施例中的相同，具体请参阅上述实施例，此处不再赘述。

请参阅图4，本发明用于工业机器人的计算设备40，包括：第四通信接口41，用于连接工业机器人的控制器；处理器42，耦接第四通信接口41，通过第四通信接口41接收控制器发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器实现第二类程序对应的第二类功能。

通过上述实施例的实施，处理器42通过第四通信接口41接收控制器发送的第二操作指令，并运行第二操作指令对应的第二类程序，以通过控制器实现第二类程序对应的第二类功能。

需要指出的是，本实施例中的计算设备40的功能等相关内容，与上述本发明工业机器人的控制***一实施例以及本发明工业机器人***一实施例中的相同，具体请参见上述实施例，此处不再赘述。

请参阅图5，本发明工业机器人的控制方法一实施例包括：

步骤S110，接收用户操作指令；

其中，用户操作指令具体可以由控制器，和/或计算设备接收；在本实施例中，具体由控制器接收。

步骤S120，判断用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令；

容易理解地，在上述用户操作指令由控制器接收时，可由控制器执行判断程序，在由计算设备接收时，则由计算设备执行判断程序。当然，在其它应用场景中，也可以是由控制器和计算设备同时接收上述指令，并均执行判断程序；在本实施例中，具体由控制器执行该判断程序。

步骤S131，若为第一操作指令，则工业机器人的控制器运行第一类程序以实现第一类功能；

在其它应用场景中，例如在计算设备接收上述用户操作指令，并执行判断程序时，则当判断结果是第一操作指令时，则计算设备将该指令向控制器发送，以使得计算设备运行第一类程序，实现第一类功能。

步骤S132，若为第二操作指令，则控制器将第二操作指令向工业机器人的计算设备发送，以使得计算设备运行第二类程序，实现第二类功能；

在其它应用场景中，例如在计算设备接收上述用户操作指令，并执行判断程序时，则当判断结果是第二操作指令时，则计算设备直接运行第一类程序，实现第一类功能。

容易理解地，第一类程序不同于第二类程序。

可选地，请参阅图6，步骤S120进一步包括：

步骤S121，获取用户操作指令的操作参数；

步骤S122，根据预设的功能程序表中操作参数与操作指令的对应关系，判断与操作参数匹配的用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令。

通过上述实施例的实施，将工业机器人的功能分别集成在控制器和计算设备上，此种情况下，控制操作件的主体不再限于控制器一个，控制器和计算设备能各自运行相应的程序，进一步可增加新的操作功能，退一步可减轻控制器的负荷，进而降低对控制器的要求，提高机器人运行的可靠性。同时，后续如果只需要升级基本操作功能和扩展功能相应的程序时，只需升级计算设备和/或第二类程序即可，而不需要对每一台控制器和/或第一类程序升级，因而大大降低了维护成本和软件使用成本。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种工业机器人的控制***，其特征在于，所述***包括：控制器和计算设备，所述控制器与所述工业机器人的操作机连接，所述计算设备与所述控制器连接；

所述控制器用于接收用户操作指令，并判断所述用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在所述用户操作指令为第一操作指令时，运行所述第一操作指令对应的第一类程序以实现第一类功能；当所述用户操作指令为所述第二操作指令时，将所述第二操作指令向所述计算设备发送；

所述计算设备用于接收所述控制器发送的第二操作指令，并运行所述第二操作指令对应的第二类程序，以通过所述控制器实现所述第二类程序对应的第二类功能；

其中，所述第一类程序不同于所述第二类程序；

所述计算设备与所述控制器通过通信网络连接；

所述运行所述第二操作指令对应的第二类程序，以通过所述控制器实现所述第二类程序对应的第二类功能包括：运行所述第二操作指令对应的第二类程序以获得可执行文件，并发送所述可执行文件至所述控制器，以通过所述控制器实现所述第二类功能；

当操作机需要在脱离计算机设备的情况下执行第二类功能时，所述计算设备用于运行所述第二类程序，并将运行所述第二类程序所获得的可执行文件下载至所述控制器中，然后在脱离所述计算设备后，所述控制器运行可执行文件以控制操作机实现第二类功能；

所述判断所述用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，包括：

获取所述用户操作指令的操作参数；

根据预设的功能程序表中所述操作参数与所述操作指令的对应关系，判断与所述操作参数匹配的用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，

所述第一类功能包括运动控制、流程控制、定时功能中的至少一个；所述第二类功能包括零点标定、坐标系测量、文件管理、调试、弧焊、点焊、软PLC、软浮动、力控制、传送带跟踪中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，

所述控制器与所述操作机的连接通过动力线和数据线实现。

4.一种工业机器人的控制器，其特征在于，包括：

第一通信接口，用于连接所述工业机器人的操作机；

第二通信接口，用于连接所述工业机器人的计算设备；

第三通信接口，用于接收用户操作指令；

处理电路，耦接所述第一通信接口、所述第二通信接口和所述第三通信接口，用于通过所述第三通信接口接收所述用户操作指令，判断所述用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，在所述用户操作指令为第一操作指令时，运行所述第一操作指令对应的第一类程序，通过所述第一通信接口控制所述操作机实现第一类功能；当所述用户操作指令为所述第二操作指令时，通过所述第二通信接口将所述第二操作指令向所述计算设备发送，以使得所述计算设备运行所述第二操作指令对应的第二类程序，并通过所述控制器实现所述第二类程序对应的第二类功能；

其中，所述第一类程序不同于所述第二类程序；

所述计算设备与所述控制器通过通信网络连接；

所述计算设备运行所述第二操作指令对应的第二类程序，并通过所述控制器实现所述第二类程序对应的第二类功能包括：所述计算设备运行所述第二操作指令对应的第二类程序以获得可执行文件，并发送所述可执行文件至所述控制器，以通过所述控制器实现所述第二类功能；

当操作机需要在脱离计算机设备的情况下执行第二类功能时，所述计算设备用于运行所述第二类程序，并将运行所述第二类程序所获得的可执行文件下载至所述控制器中，然后在脱离所述计算设备后，所述控制器运行可执行文件以控制操作机实现第二类功能；

所述处理电路判断所述用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，包括：

所述处理电路在所述第三通信接口获取所述用户操作指令的操作参数后，根据预设的功能程序表中所述操作参数与所述操作指令的对应关系，判断与所述操作参数匹配的用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令。

5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，

所述控制器包括单片机，所述第一类程序运行于所述单片机上。

6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于，

所述控制器为便携式设备或固定设备。

7.一种工业机器人的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收用户操作指令；

判断所述用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令；

若为所述第一操作指令，则所述工业机器人的控制器运行所述第一操作指令对应的第一类程序以实现所述第一类功能；

若为所述第二操作指令，则所述控制器将所述第二操作指令发送至所述工业机器人的计算设备，以使得所述计算设备运行所述第二操作指令对应的第二类程序，实现第二类功能；

其中，所述第一类程序不同于所述第二类程序；

其中，所述计算设备与所述控制器通过通信网络连接，所述控制器与所述工业机器人的操作机连接；

所述计算设备运行所述第二操作指令对应的第二类程序，实现第二类功能包括：运行所述第二操作指令对应的第二类程序以获得可执行文件，并发送所述可执行文件至所述控制器，以通过所述控制器实现所述第二类功能；

当操作机需要在脱离计算机设备的情况下执行第二类功能时，所述计算设备用于运行所述第二类程序，并将运行所述第二类程序所获得的可执行文件下载至所述控制器中，然后在脱离所述计算设备后，所述控制器运行可执行文件以控制操作机实现第二类功能；

所述判断所述用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令，包括：

获取所述用户操作指令的操作参数；

根据预设的功能程序表中所述操作参数与所述操作指令的对应关系，判断与所述操作参数匹配的用户操作指令为第一操作指令或第二操作指令。

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