一種機器人群控制裝置的製作方法

2023-05-31 04:08:31

本申請涉及機器人控制領域，尤其涉及一種機器人群控制裝置。

背景技術：

隨著智能化社會的到來，機器人應用得越來越廣泛，在工程項目、工廠設備、家居產品等各個領域，都有各種各樣的機器人。機器人的控制方式也越來越智能化，逐漸從手動控制轉變到自動控制再進一步發展到遠程遙控。遠程遙控需要有控制端與執行端，在機器人控制中，控制端為與機器人設置有一定間距的機器人控制裝置，執行端為設置有控制模塊的機器人。

在一些較大的工程項目領域，經常需要用到機器人群即多個機器人進行協同工作。多個機器人需要根據不同的控制命令做出相應的動作。現有技術中，機器人控制裝置和機器人的控制模塊通常根據特定的通信協議進行通信，不同的機器人需要多個機器人控制裝置分別進行控制。

當操作人員對機器人群進行控制時，如果採用的操作人員較少，則一個操作人員需要同時操作多個機器人控制裝置實現對機器人群的控制，存在工作量大且控制效率較低的問題；如果採用多個操作人員對不同機器人分別進行控制又會造成人力成本的增加。

技術實現要素：

本申請提供了一種機器人群控制裝置，以解決機器人群控制效率低的問題。

本申請提供了一種機器人群控制裝置，該裝置包括設置在控制端的輸入模塊、第一控制模塊、第一通信模塊和設置在多個機器人內的第二控制模塊和第二通信模塊，其中：

所述輸入模塊，與所述第一控制模塊連接，用於向所述第一控制模塊中輸入組網信號或機器人控制信號，其中，所述組網信號包含多個網絡地址，所述控制信號內包含至少一個所述網絡地址；

所述第一控制模塊與第一通信模塊連接，所述第一通信模塊與第二通信模塊通信連接；

所述第二通信模塊，與所述第二控制模塊連接，用於從所述組網信號中獲取其中一個空閒的網絡地址，或將所述控制信號發送到所述第二控制模塊；

所述第二控制模塊，用於根據所述空閒的網絡地址包含於所述控制信號內時，控制所述機器人執行與所述控制信號相對應的動作。

優選地，所述第一通信模塊和第二控制模塊均包括5g通信模塊。

優選地，所述第一通信模塊和第二控制模塊均包括紫蜂協議zigbee模塊，其中，所述第一通信模塊設置為路由節點，所述第二控制模塊設置為端節點。

優選地，所述第一通信模塊包括第一5g通信模塊，所述第二通信模塊包括zigbee模塊，其中：

其中一個所述機器人內的zigbee模塊設置為路由節點，包含所述路由節點的機器人內的第二通信模塊還包括第二5g通信模塊，所述第二5g通信模塊與所述第一5g通信模塊通信連接；

其他所述機器人內的zigbee模塊設置為端節點。

優選地，所述控制端包括設置有所述輸入模塊和第一控制模塊的操作平臺，其中，所述輸入模塊包括多個輸入單元，多個所述輸入單元分別對應不同的所述網絡地址，所述第一控制模塊包括多個控制單元，多個所述控制單元對應不同功能的控制信號。

優選地，所述控制端還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述第一控制模塊連接。

優選地，所述機器人上設置有拍攝模塊，所述拍攝模塊與第二控制模塊連接，所述拍攝模塊用於拍攝機器人的動作並將拍攝信息發送到所述第一控制模塊；

所述控制端還包括報警模塊，所述報警模塊與所述第一控制模塊連接，所述第一控制模塊用於根據所述拍攝信息進行故障判斷，如果判定所述機器人發生故障，則控制報警模塊進行報警。

優選地，所述第一控制模塊包括單片機或可編程邏輯控制器。

本申請提供的機器人群控制裝置的有益效果包括：

本申請提供的機器人群控制裝置，在控制端設置輸入模塊、第一控制模塊、第一通信模塊，在多個機器人內設置第二控制模塊和第二通信模塊，第一通信模塊與第二通信模塊通信連接。控制端通過第一通信模塊可實現與多個機器人的第二通信模塊進行同時通信，從而同時發出對多個機器人的控制指令，控制效率高；進一步的，通過輸入模塊可輸入組網信號，控制多個機器人進行組網，組網信號內包含多個網絡地址，各不同機器人通過第二通信模塊可分別獲得一個網絡地址，控制端發出的控制信號內包含至少一個網絡地址，當機器人的網絡地址包含於控制信號內時，機器人執行與控制信號相對應的動作，有效保障了機器人能夠根據不同的控制命令分別執行相應的動作，控制的正確性高。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的一種機器人群控制裝置的結構示意圖；

圖2為本申請實施例提供的一種操作平臺的結構示意圖；

圖3為本申請實施例提供的另一種機器人群控制裝置的結構示意圖。

具體實施方式

本申請實施例提供了一種機器人群控制裝置，可用於一些大項目中機器人群的動作控制，本申請實施例中，以包括四個機器人的機器人群為例進行說明。參見圖1，為本申請實施例提供的一種機器人群控制裝置的結構示意圖。如圖1所示，本申請實施例提供的機器人群控制裝置，包括設置在控制端的輸入模塊、第一控制模塊、第一通信模塊和設置在多個機器人內的第二控制模塊和第二通信模塊，其中，多個機器人包括第一機器人、第二機器人、第三機器人和第四機器人。

具體的，操作人員在控制端進行控制。控制端可為一個操作平臺，輸入模塊、第一控制模塊和第一通信模塊均設置在操作平臺上。輸入模塊和第一通信模塊分別與第一控制模塊連接。

參見圖2，為本申請實施例提供的一種操作平臺的結構示意圖。如圖2所示，輸入模塊包括多個輸入單元：輸入單元a、輸入單元b、輸入單元c和輸入單元d。每個輸入單元分別對應一個網絡地址，通過選中至少兩個輸入單元，可生成組網信號。當對機器人群進行控制時，首先需要建立控制端的多個輸入單元與機器人群的對應關係，建立過程具體為：選中至少兩個輸入單元生成組網信號，對應的至少兩個機器人從組網信號中分別獲取一個網絡地址。然後對機器人群的動作分別進行控制，控制過程為：選中至少兩個輸入單元生成控制信號，並向機器人群發送，其中，控制信號內包含選中輸入單元對應的網絡地址。機器人群中，獲取的網絡地址與控制信號內包含的網絡地址相同的機器人則為目標機器人，目標機器人根據控制信號的具體指令執行相應動作。當然，還可選中一個輸入單元生產控制信號，對單個機器人進行控制。

控制信號的具體指令由第一控制模塊確定。第一控制模塊包含控制端處理器，具體可為單片機或可編程邏輯控制器，可採用lpc2210晶片的arm32位risc處理器，以嵌入式安裝在操作平臺開發板上，操作平臺開發板可選為magicarm2200開發板。lpc2210是基於一個支持實時仿真和嵌入式16/32位arm7tdmi-stmcpu的微處理器，該處理器有多個串行通信接口：包括2個同步串行接口(spi)、2個16c550工業標準異步串行接口(uart)和高速i2c接口，多達76個通用i/o口(可承受5v電壓)，片內晶振頻率範圍1～30mhz，通過鎖相環(pll)可實現cpu最大的操作頻率為60mhz，第一控制模塊可通過串行接口(uart)與第一通信模塊連接，還可通過rs232串行通信接口與第一通信模塊連接。通過該處理器完成對整個機器人群控制裝置的核心控制。第一控制模塊根據其功能可劃分多個控制單元：控制單元f1、控制單元f2、控制單元f3、控制單元f4、控制單元f5、控制單元f6、控制單元f7、控制單元f8和控制單元f9。每個控制單元分別對應一種控制命令。

控制端的組網信號或經控制端處理器進行編碼處理後的控制信號，需要發送到機器人群。控制端和機器人群通過第一通信模塊和第二通信模塊實現通信連接。第一通信模塊與第二通信模塊均可選為zigbee模塊。其中，通過將第一通信模塊設置為路由節點，第二控制模塊設置為端節點，組建成zigbee網絡，通過zigbee網絡進行控制端與多個機器人之間的通信。zigbee模塊可選的控制晶片包括cc2430。cc2430內部集成一個增強型8051mcu內核和一個符合ieee802.15.4規範的2.4ghz無線收發器，可用於構建zigbee網絡。

cc2430具有成本低的優點，可方便設置在多個機器人以及控制端上，cc2430還具有功耗低的特點，可滿足對機器人群控制的長時間通信需求。

第一通信模塊與第二通信模塊還可選為5g通信模塊。通過5g通訊協議實現控制端和機器人群之間的信息發送和接收。5g通信的頻段為3.4-3.6ghz，相較現有通信設備工作在2.4ghz頻段，選擇5g通信模塊進行通信受到的幹擾較小，並且，5g通信還具有通信速率高的優點，利用5g通信模塊進行通信可提高控制端對機器人群的控制效率。

當然，第一通信模塊和第二通信模塊還可有其他設置方式，參見圖3，為本申請實施例提供的另一種機器人群控制裝置的結構示意圖。如圖3所示，第一通信模塊還可選為第一5g通信模塊，其中一個機器人(第一機器人)的第二通信模塊包括zigbee模塊和第二5g通信模塊，且zigbee模塊設置為路由節點，其他機器人(包括第二機器人、第三機器人和第四機器人)的第二通信模塊選為zigbee模塊，且zigbee模塊均設置為端節點。通過在第一5g通信與第二5g通信模塊之間建立進行通信連接，在第二5g通信模塊與路由節點zigbee模塊之間建立通信連接，在路由節點zigbee模塊與各端節點zigbee模塊之間建立通信連接，從而實現操作端與機器人群的通信連接。

第一機器人的第二5g通信模塊接收來自操作端的第一5g通信模塊後，從組網信號中獲取其中一個空閒的網絡地址作為該機器人的網絡地址。其中，空閒的網絡地址為未被其他機器人所使用的網絡地址。第二機器人的zigbee模塊接收來自路由節點zigbee模塊轉發的組網信號，從組網信號中獲取其中一個空閒的網絡地址作為第二機器人的網絡地址。第三機器人和第四機器人獲取網絡地址的方法與第二機器人相同，在此不再贅述。

第二通信模塊接收來自操作端的第一通信模塊或來自路由節點zigbee模塊的控制信號後，將控制信號發送到第二控制模塊進行解碼處理，第二控制模塊對控制信號進行解碼後，判斷控制信號內包含的網絡地址是否與該機器人的網絡地址相同，如果相同，則控制該機器人執行與控制信號相對應的動作；如果不同，則保持接收控制信號之前的動作狀態。

進一步的，各機器人上還設置有拍攝模塊，拍攝模塊與第二控制模塊連接，拍攝模塊包括微型攝像頭，用於拍攝機器人的動作並將拍攝信息發送到第二控制模塊，由第二控制模塊對拍攝信息進行編碼處理後經第二通信模塊和第一通信模塊發送到第一控制模塊；控制端還包括報警模塊，報警模塊與第一控制模塊連接，第一控制模塊對拍攝信息進行解碼處理後，對拍攝信息進行故障判斷，如果機器人沒有完成控制信號對應的動作或完成不到位，則判定機器人發生故障，控制報警模塊進行報警，從而提示操作人員進行下一步控制或停止機器人工作等故障處理。

當然，第二控制模塊還可連接有其他檢測模塊，或設置有故障檢測單元，用於對拍攝模塊的拍攝信息進行故障分析檢測，或者用於對機器人的其他模塊或電路進行檢測，當第二控制模塊判定機器人完成動作存在問題或存在其他故障時，再向操作端進行反饋，操作端的報警模塊可根據故障類別、故障嚴重程度進行區別報警。

控制端還包括顯示模塊，顯示模塊與第一控制模塊連接，顯示模塊包括顯示器，可顯示輸入模塊的輸入信息、控制端的控制信息、機器人的狀態信息和報警模塊的報警信息等信息。

由上述實施例可見，本申請提供的機器人群控制裝置，在控制端設置輸入模塊、第一控制模塊、第一通信模塊，在多個機器人內設置第二控制模塊和第二通信模塊，第一通信模塊與第二通信模塊通信連接。控制端通過第一通信模塊可實現與多個機器人的第二通信模塊進行同時通信，從而同時發出對多個機器人的控制指令，進而對多個機器人進行控制，控制效率高；進一步的，通過輸入模塊可輸入組網信號，控制多個機器人進行組網，組網信號內包含多個網絡地址，各不同機器人通過第二通信模塊可分別獲得一個網絡地址，控制端發出的控制信號內包含至少一個網絡地址，當機器人的網絡地址包含於控制信號內時，機器人執行與控制信號相對應的動作，有效保障了機器人能夠根據不同的控制命令分別執行相應的動作，控制的正確性高。

以上所述的本發明實施方式並不構成對本發明保護範圍的限定。