CN111216121A - 一种智能工业机器人控制*** - Google Patents

一种智能工业机器人控制*** Download PDF

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冯志鹏
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Abstract

本发明公开了一种智能工业机器人控制***，包括上位机监控***、示教器、机器人控制器、伺服驱动器、机器视觉单元、I/O扩展板，所述上位机监控***由工业PC组成，内置QT开发的跨平台监控软件；所述示教器内置ARM芯片，搭载嵌入式***；所述机器人控制器内置ARM和FPGA芯片，设有通讯接口、I/O接口、智能相机接口；所述伺服驱动器内置ARM芯片，通过脉冲信号驱动伺服电机，并由编码器反馈信号形成闭环控制；所述机器视觉单元可支持2D/3D智能工业相机，视觉单元通过智能相机接口单元与机器人控制***连接；所述I/O扩展板内置ARM芯片，支持多路数字量、模拟量输入输出；本发明的有益效果是：***采用ARM芯片组成模块化组件，支持2D/3D工业相机，搭载跨平台监控软件，实现工业机器人控制***的智能化。

Description

一种智能工业机器人控制***
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体是一种智能工业机器人控制***。
背景技术
近年来，随着科技的发展，机器人的应用越来越广泛，特别是工业机器人在焊接、装配、搬运、码垛等领域具有很大的优势。控制***作为工业机器人的大脑，其可靠性、智能性至关重要。目前市面上的控制***大部分采用工控机或者DSP芯片控制，成本较高，智能化程度低，难于满足复杂工况下的应用。针对这种情况，研发了一种智能工业机器人控制***。
智能工业机器人控制***集成了机器视觉模块，不但具备2D、3D物体的识别能力，而且还具备模块化的扩展能力；智能工业机器人控制***采用ARM为控制核心，成本较低，可以满足工业领域的大范围使用。
综合来看，面向工业应用的智能工业机器人控制***，对智能性、安全性和可靠性有要求较高，可以满足目前市面上的控制***无法实现的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能工业机器人控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能工业机器人控制***，包括上位机监控***、示教器、机器人控制器、伺服驱动器、机器视觉单元、I/O扩展板，其特征在于，所述上位机监控***由工业PC组成，内置QT开发的跨平台监控软件；所述示教器内置ARM芯片，搭载嵌入式***；所述机器人控制器内置ARM和FPGA芯片，设有通讯接口、I/O接口、智能相机接口；所述伺服驱动器内置ARM芯片，通过脉冲信号驱动伺服电机，并由编码器反馈信号形成闭环控制；所述机器视觉单元可支持2D/3D智能工业相机，视觉单元通过智能相机接口单元与机器人控制***连接；所述I/O扩展板内置ARM芯片，支持多路数字量、模拟量输入输出。
作为本发明进一步的方案：所述上位机监控***由工业PC组成，搭载Windows或Linux或Mac***，监控***采用C/S模式并通过以太网与机器人控制器进行通信,监控***内置QT开发的跨平台监控软件，监控软件搭载了Open CV和Open GL视觉库，能够对机器视觉单元输出的图像进行相应的处理并显示。
作为本发明再进一步的方案：所述示教器内置ARM芯片，搭载Linux嵌入式***，通过以太网或WIFI与机器人控制器通信，能操控机器人启停、示教、运动轨迹规划等。
作为本发明再进一步的方案：所述机器人控制器内置ARM和FPGA芯片，设有通讯接口、I/O接口、智能相机接口，通讯接口与上位机监控***及示教器连接，I/O接口与I/O扩展板连接，智能相机接口与机器视觉单元连接。
作为本发明再进一步的方案：所述伺服驱动器内置ARM芯片，通过脉冲信号驱动伺服电机，并由编码器反馈信号形成闭环控制，伺服驱动器输入电压为220V和380V可选，输出3相380V，功率范围100W至100KW。
作为本发明再进一步的方案：所述机器视觉单元可支持2D/3D智能工业相机，视觉单元通过智能相机接口单元与机器人控制***连接，实现2D/3D图像的采集、编码以及传输。
作为本发明再进一步的方案：所述I/O扩展板内置ARM芯片，支持多路数字量、模拟量输入输出，单个I/O扩展板最多支持256路输入输出，多个I/O扩展板可以通过485总线级联。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)采用QT开发的监控软件可以跨平台监控工业机器人的状态，集成的视觉库有益于解决目前工业机器人的视觉感知难题；(2)基于ARM+Linux软硬件架构的示教器，可支持有线以太网和无线WIFI通信，使机器人示教更加简便灵活；(3)基于ARM+FPGA的机器人控制器，在增强***性能的同时降低了***成本，可支持智能相机的接入，满足了工业应用中的智能化需求；(4)基于ARM芯片的伺服驱动器，在增强***性能的同时降低了***成本，可支持多种电压等级、功率等级的伺服电机，满足多种工业机器人伺服控制的需求；(5)基于智能感知技术的视觉单元，可支持2D/3D智能工业相机，实现2D/3D图像的采集、编码以及传输；(6)基于ARM芯片的I/O扩展板，在增强***性能的同时降低了***成本，可支持组件化扩展，满足各种数字量、模拟量的输入输出。
附图说明
图1为一种智能工业机器人控制***的结构示意图。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种智能工业机器人控制***，包括上位机监控***、示教器、机器人控制器、伺服驱动器、机器视觉单元、I/O扩展板，所述上位机监控***由工业PC组成，搭载Windows***，监控***采用C/S模式并通过以太网与机器人控制器进行通信，监控***内置QT开发的跨平台监控软件，监控软件搭载了Open CV和Open GL视觉库，能够对机器视觉单元输出的图像进行相应的处理并显示。
所述示教器内置STM32芯片，搭载Linux嵌入式***，通过以太网与机器人控制器通信。
所述机器人控制器内置STM32芯片和EP2C8芯片，设有有线以太网和无线WIFI通讯接口、I/O接口、2D/3D智能相机接口，通讯接口与上位机监控***及示教器连接，I/O接口与I/O扩展板连接，智能相机接口与机器视觉单元连接。
所述伺服驱动器内置STM32芯片，通过脉冲信号驱动伺服电机，并由编码器反馈信号形成闭环控制，伺服驱动器输入电压为380V，输出3相380V，功率750W。
所述机器视觉单元可支持2D/3D智能工业相机，视觉单元通过智能相机接口单元与机器人控制***连接，实现2D/3D图像的采集、编码以及传输。
所述I/O扩展板内置STM32芯片，支持128路数字量、模拟量输入输出，通过485总线级联。
本发明的工作原理是：上位机监控***或示教器通过以太网发送启停、轨迹规划等命令至机器人控制器，机器人控制器根据I/O扩展板输入的信号及接收的命令进行相应的算法运算和逻辑运算，并将运算结果发送都伺服控制器和I/O扩展板进行相应的动作，伺服控制器驱动工业机器人本体上的伺服电机动作，伺服电机上的编码器反馈信号至伺服控制器进行闭环控制，同时，机器视觉单元将采集的2D/3D图像编码传输至机器人控制器进行相应的运算后传输至工业PC进行相应的算法运算，监控软件通过调用Open CV和Open GL视觉库将视觉感知结果展示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种智能工业机器人控制***，包括上位机监控***、示教器、机器人控制器、伺服驱动器、机器视觉单元、I/O扩展板，其特征在于，所述上位机监控***由工业PC组成，内置QT开发的跨平台监控软件；所述示教器内置ARM芯片，搭载嵌入式***；所述机器人控制器内置ARM和FPGA芯片，设有通讯接口、I/O接口、智能相机接口；所述伺服驱动器内置ARM芯片，通过脉冲信号驱动伺服电机，并由编码器反馈信号形成闭环控制；所述机器视觉单元可支持2D/3D智能工业相机，视觉单元通过智能相机接口单元与机器人控制***连接；所述I/O扩展板内置ARM芯片，支持多路数字量、模拟量输入输出。
2.根据权利要求1所述的种智能工业机器人控制***，其特征在于，所述上位机监控***由工业PC组成，搭载Windows或Linux或Mac***，监控***采用C/S模式并通过以太网与机器人控制器进行通信,监控***内置QT开发的跨平台监控软件，监控软件搭载了Open CV和Open GL视觉库，能够对机器视觉单元输出的图像进行相应的处理并显示。
3.根据权利要求1所述的种智能工业机器人控制***，其特征在于，所述示教器内置ARM芯片，搭载Linux嵌入式***，通过以太网或WIFI与机器人控制器通信，能操控机器人启停、示教、运动轨迹规划等。
4.根据权利要求1所述的种智能工业机器人控制***，其特征在于，所述机器人控制器内置ARM和FPGA芯片，设有通讯接口、I/O接口、智能相机接口，通讯接口与上位机监控***及示教器连接，I/O接口与I/O扩展板连接，智能相机接口与机器视觉单元连接。
5.根据权利要求1所述的种智能工业机器人控制***，其特征在于，所述伺服驱动器内置ARM芯片，通过脉冲信号驱动伺服电机，并由编码器反馈信号形成闭环控制，伺服驱动器输入电压为220V和380V可选，输出3相380V，功率范围100W至100KW。
6.根据权利要求1所述的种智能工业机器人控制***，其特征在于，所述机器视觉单元可支持2D/3D智能工业相机，视觉单元通过智能相机接口单元与机器人控制***连接，实现2D/3D图像的采集、编码以及传输。
7.根据权利要求1所述的种智能工业机器人控制***，其特征在于，所述I/O扩展板内置ARM芯片，支持多路数字量、模拟量输入输出，单个I/O扩展板最多支持256路输入输出，多个I/O扩展板可以通过485总线级联。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112171650A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 江西小马机器人有限公司 一种新型变电站移动巡检机器人
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