專利名稱：一種基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多機器人輸送控制系統(tǒng)，尤其是涉及基于無線網絡的多機器人輸送控制系統(tǒng)。
背景技術：
機器人是自動控制機器的俗稱，包括一切模擬人類行為或思想與模擬其他生物的機械。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務主要是協助或取代人類的工作。申請?zhí)枮?3139296. 2的中國發(fā)明專利公開了 “基于無線網絡的多機器人搬運控制系統(tǒng)”，該控制系統(tǒng)包括上位機控制子系統(tǒng)，用于響應用戶的操作命令、規(guī)劃搬運任務并監(jiān)控下位機控制子系統(tǒng)；多個下位機控制子系統(tǒng)，用于機器人關節(jié)運動軌跡規(guī)劃、完成運動伺服并為上位機傳遞機器人運行狀態(tài)參數；上位機控制子系統(tǒng)和下位機控制子系統(tǒng)通過無線網絡相連。該控制系統(tǒng)中，下位機控制子系統(tǒng)根據上位機的機器人關節(jié)位移命令dx、dy、和dz，來控制機器人的關節(jié)電機完成關節(jié)位移，從而使機器人到達目的地。但該方式對關節(jié)電機及傳動裝置的精度要求極高，該機器人生產成本高，導致該機器人搬運控制系統(tǒng)的實用性不強。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)實用性強，機器人可準確地將物料送至目的地。本發(fā)明采用以下技術方案
一種基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，包括
用戶控制平臺，用于接收用戶的操作命令并監(jiān)控上位機控制子系統(tǒng)；
上位機控制子系統(tǒng)，用于響應用戶的操作命令、規(guī)劃輸送任務并監(jiān)控下位機控制子系
統(tǒng)；
下位機控制子系統(tǒng)，用于控制機器人的行為，并為上位機控制子系統(tǒng)傳遞機器人狀態(tài)參數；所述下位機控制子系統(tǒng)安裝于機器人上；
RFID標簽，安裝于機器人運動軌跡上或附近，內含位置信息；
所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過有線或無線通信來傳輸信息；所述上位機控制子系統(tǒng)與下位機控制子系統(tǒng)之間通過無線通信來傳輸信息；
所述下位機控制子系統(tǒng)包括RFID讀寫器，RFID讀寫器讀取運動軌跡上或附近的RFID標簽的位置信息。該系統(tǒng)可同時對多臺機器人進行實時控制，實時監(jiān)控，而且還可以實現遠程控制，易于信息自動化管理。采用RFID讀寫器讀取位于RFID標簽來確定機器人的位置，位置精度高，而且對機器人的執(zhí)行機構精度要求低，從而降低機器人的生產成本。進一步的，所述上位機控制子系統(tǒng)與下位機控制子系統(tǒng)之間通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸信息?；赯igbee通信協議的無線網絡低復雜度、低功耗、低成本,采用基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸信息，可降低系統(tǒng)建設成本以及運營成本。進一步的，所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過基于以太網通信協議的局域網傳輸信息。進一步的，所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過基于串口通信協議的網絡傳輸信息。所述基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)還包括檢測物料是否放置于物料停放區(qū)的第一外圍裝置，第一外圍裝置將檢測結果通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)；上位機控制子系統(tǒng)根據檢測結果規(guī)劃機器人任務。進一步的，所述第一外圍裝置包括光電傳感器。進一步的，所述物料放置于物料車內，物料車上設有內含目的地信息的RFID標簽。所述上位機控制子系統(tǒng)還包括十字路口通行處理模塊，當兩個以上機器人同時通過某十字路口時，十字路口通行處理模塊將通行命令優(yōu)先發(fā)給工作任務優(yōu)先權較高的下位機控制子系統(tǒng)，由下位機控制子系統(tǒng)對機器人進行停止/動行操作。所述上位機控制子系統(tǒng)還包括電梯控制模塊，用于控制電梯的運作，上位機控制子系統(tǒng)與電梯之間通過有線通信來傳輸信息；所述基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)還包括安裝于電梯門上或附近的第二外圍裝置，第二外圍裝置檢測到機器人后，將信息通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)，電梯控制模塊將命令發(fā)送至電梯。進一步的，所述上位機控制子系統(tǒng)與電梯之間通過基于以太網通信協議的局域網
傳輸信息。進一步的，所述上位機控制子系統(tǒng)與電梯之間通過基于串口通信協議的網絡傳輸信息。進一步的，所述第二外圍裝置包括光電傳感器。所述下位機控制子系統(tǒng)還包括電量監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測機器人的電量，并將電量信息傳輸至上位機控制子系統(tǒng)；當機器人電量不足時，上位機控制子系統(tǒng)發(fā)送充電命令至下位機控制子系統(tǒng)，機器人前往充電站充電。所述下位機控制子系統(tǒng)還包括充電站控制模塊，充電站控制模塊發(fā)送充電信號至充電站。 進一步的，所述充電站控制模塊基于紅外通訊協議發(fā)送充電信號至充電站。進一步的，所述充電站控制模塊基于藍牙通訊協議發(fā)送充電信號至充電站。所述基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)還包括位于工作站點的第三外圍裝置，用于接收工作站點的突發(fā)事件處理請求，并將突發(fā)事件處理請求通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)，上位機控制子系統(tǒng)將突發(fā)事件請求傳輸至用戶控制平臺。進一步的，所述第三外圍裝置包括觸摸屏。相對于現有技術，本發(fā)明的有益效果為1、可對多臺機器械人實時控制，實時監(jiān)控，而且還可以實現遠程控制，易于信息自動化管理。2、采用RFID讀寫器讀取位于RFID標簽來確定機器人的位置，位置精度高，而且對機器人的動力裝置及傳動裝置精度要求低，從而降低機器人的生產成本。3、基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)采用基于Zigbee通信協議的無線網絡傳遞信息后，系統(tǒng)抗干擾性強，建設成本低，運營成本低。


圖1為本發(fā)明其中一個實施例的組成圖。圖中1 一用戶控制平臺，2 —上位機控制子系統(tǒng)，3 —下位機控制子系統(tǒng)，4 一機器人，6 —第一 RFID標簽，7 — RFID讀寫器，8 —第一外圍裝置，9 一物料車，10 一光電傳感器，11 一第二 RFID標簽，12 —十字路口通行處理模塊，13 —電梯控制模塊，14 一電梯，15 —充電站控制模塊，16 一第二外圍裝置，17 —電量監(jiān)測模塊，18 一充電站，19 一第三外圍裝置，20 一觸摸屏。
具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本發(fā)明一種基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)。圖1所示為本發(fā)明其中一個實施例，該基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)包括一個用戶控制平臺1、一個上位機控制子系統(tǒng)2、若干下位機控制子系統(tǒng)3。所述用戶控制平臺I接收用戶的操作命令，并監(jiān)控上位機控制子系統(tǒng)2 ;所述上位機控制子系統(tǒng)2響應用戶的操作命令、規(guī)劃輸送任務并監(jiān)控下位機控制子系統(tǒng)3 ;所述下位機控制子系統(tǒng)3控制機器人4的行為，并為上位機控制子系統(tǒng)2傳遞機器人4狀態(tài)參數。所述用戶控制平臺I與上位機控制子系統(tǒng)2之間通過基于串口通信協議的網絡傳輸信息，所述上位機控制子系統(tǒng)2與下位機控制子系統(tǒng)3之間通過基于Zigbee通信協議的無線網絡(以下將“基于Zigbee通信協議的無線網絡”簡稱為“Zigbee無線網絡”)傳輸信息。所述下位機控制子系統(tǒng)3安裝于機器人4上，并與機器人4執(zhí)行機構電性相連。所述基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)還包括安裝于機器人4運動軌跡上的第一 RFID標簽6,該第一 RFID標簽6上內含所在位置的信息。所述下位機控制子系統(tǒng)3包括RFID讀寫器7，所述RFID讀寫器7讀取運動軌跡上第一 RFID標簽6的位置信息后，通過Zigbee無線網絡傳輸至上位機控制系統(tǒng)，從而實現對機器人4定位。所述基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)還包括安裝于工作站點的物料停放區(qū)的第一外圍裝置8，所述第一外圍裝置8包括光電傳感器10，光電傳感器10檢測到物料放置于物料停放區(qū)后，第一外圍裝置8將檢測結果通過Zigbee無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)2 ;上位機控制子系統(tǒng)2根據檢測結果規(guī)劃機器人4任務。當某工作站點的物料放置在停放區(qū)，則上位機控制子系統(tǒng)2立即調派離該工作站點最近的無任務機器人4執(zhí)行此任務，即上位機控制子系統(tǒng)2將操作命令發(fā)送給相應的下位機控制子系統(tǒng)3，再由下位機控制子系統(tǒng)3控制機器人4執(zhí)行任務。所述物料放置于物料車9內，所述物料車9上設有內含目的地信息的第二 RFID標簽11，下位機控制子系統(tǒng)3讀取目的地信息后，將目的地信息傳輸至上位機控制子系統(tǒng)2，上位機控制子系統(tǒng)2識別目的地信息后，發(fā)送操作命令至下位機控制子系統(tǒng)3。所述上位機控制子系統(tǒng)2還包括十字路口通行處理模塊12，當機器人4通過一個十字路口時，十字路口通行處理模塊12判斷是否有其機器人4同時需要通過，然后將命令傳輸至下位機控制子系統(tǒng)3，由下位機控制子系統(tǒng)3對機器人4進行停止/動行操作。即當多個機器人4需要同時通過某十字路口時，十字路口通行處理模塊12將通行命令優(yōu)先分配至任務優(yōu)先等級較高的機器人4。所述上位機控制子系統(tǒng)2還包括電梯控制模塊13，上位機控制子系統(tǒng)2與電梯14之間通過基于串口通信協議的網絡傳遞信息；所述基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)還包括安裝于電梯14門附近的第二外圍裝置16，所述第二外圍裝置16包括光電傳感器10，光電傳感器10檢測到機器人4到達電梯14 口后，第二外圍裝置16將信息通過Zigbee無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)2，再由電梯控制模塊13將輸送命令發(fā)送至電梯14，然后電梯14到相應的樓層裝載機器人4。電梯14 一次最多裝載兩個機器人4，假如電梯14中一個要去十樓，另一個要去四樓，當電梯14到達四樓，機器人4退出后，電梯14可以在四樓到九樓按照優(yōu)先等級再裝載一個機器人4，當到達十樓，機器人4退出后，電梯14又按照一樓到頂樓優(yōu)先等級裝載一個機器人4，假如是去五樓，那十樓與五樓之間按照優(yōu)先等級再裝載一個機器人4，以此反復執(zhí)行。所述下位機控制子系統(tǒng)3還包括電量監(jiān)測模塊17，用于監(jiān)測機器人4的電量，并將電量信息傳輸至上位機控制子系統(tǒng)2 ;當機器人4電量不足時，上位機控制子系統(tǒng)2發(fā)送充電命令至下位機控制子系統(tǒng)3，機器人4前往充電站18充電。所述下位機控制子系統(tǒng)3還包括充電站控制模塊15，機器人4到過充電站18后，充電站控制模塊15發(fā)送基于紅外通訊協議的控制信號至充電站18，充電站18對機器人4進行通電。所述基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)還包括位于工作站點的第三外圍裝置19，所述第三外圍裝置19包括觸摸屏20，觸摸屏20接收工作站點的突發(fā)事件處理請求后，第三外圍裝置19將突發(fā)事件處理請求通過Zigbee無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)2，上位機控制子系統(tǒng)2將突發(fā)事件請求傳輸至用戶控制平臺I。工作人員將充許優(yōu)先處理的命令輸入用戶控制平臺I后，上位機控制子系統(tǒng)2將該任務發(fā)送給離該工作站點最近且無執(zhí)行任務的機器人4，從便應付突發(fā)事件。所述基于無線網絡的機器人4搬運控制系統(tǒng)一般工作流程如下
步驟I )，某工作站點裝載著物料的物料車9放置于物料放置區(qū)后，上位機控制子系統(tǒng)2立即調派離工作站最近的無任務的機器人4執(zhí)行此任務；
步驟2 )，機器人4潛入物料車9中，啟動內部的執(zhí)行機構，將物料車9牢牢“抱”住，到達目的地后，釋放內部的執(zhí)行機構，然后機器人4直線后退一段距離，脫離物料車9。如果此時本站點沒有滿載的物料車9，同時機器人4又沒有接收到執(zhí)行任務的命令，上機位控制子系統(tǒng)命令機器人4在本站裝載一個空物料車9回到本次任務的出發(fā)點；如果此時本站有滿載的物料車9，上機位控制子系統(tǒng)命令機器人4將物料輸送至目的地。步驟3)，當任務執(zhí)行完成后，機器人4立即回到初始位置待命，在這個過程中如果收到中控系統(tǒng)的執(zhí)行任務命令，將繼續(xù)執(zhí)行任務，以此反復運行。本發(fā)明可應用于醫(yī)院的物流配送后，相對于人工配送，本發(fā)明可釋放34%的配送時間，節(jié)省75%的運輸成本，降低38%的運輸可變性，有效降低醫(yī)院內交叉感染幾率，優(yōu)化醫(yī)療服務流程。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 用戶控制平臺，用于接收用戶的操作命令并監(jiān)控上位機控制子系統(tǒng)； 上位機控制子系統(tǒng)，用于響應用戶的操作命令、規(guī)劃輸送任務并監(jiān)控下位機控制子系統(tǒng)； 下位機控制子系統(tǒng)，用于控制機器人的行為，并為上位機控制子系統(tǒng)傳遞機器人狀態(tài)參數；所述下位機控制子系統(tǒng)安裝于機器人上； RFID標簽，安裝于機器人運動軌跡上或附近，內含位置信息； 所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過有線或無線通信來傳輸信息；所述上位機控制子系統(tǒng)與下位機控制子系統(tǒng)之間通過無線通信來傳輸信息； 所述下位機控制子系統(tǒng)包括RFID讀寫器，RFID讀寫器讀取運動軌跡上或附近的RFID標簽的位置信息。
2.根據權利要求1所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述上位機控制子系統(tǒng)與下位機控制子系統(tǒng)之間通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸信肩、O
3.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過基于以太網通信協議的局域網傳輸信息。
4.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過基于串口通信協議的網絡傳輸信息。
5.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于還包括檢測物料是否放置于物料停放區(qū)的第一外圍裝置，第一外圍裝置將檢測結果通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)。
6.根據權利要求5所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一外圍裝置包括光電傳感器。
7.根據權利要求5或6所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述物料放置于物料車內，物料車上設有內含目的地信息的RFID標簽。
8.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述上位機控制子系統(tǒng)還包括十字路口通行處理模塊，當兩個以上機器人同時通過某十字路口時，十字路口通行處理模塊將通行命令優(yōu)先發(fā)給工作任務優(yōu)先權較高的下位機控制子系統(tǒng)。
9.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述上位機控制子系統(tǒng)還包括電梯控制模塊，用于控制電梯的運作，上位機控制子系統(tǒng)與電梯之間通過有線通信來傳輸信息；所述基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)還包括安裝于電梯門上或附近的第二外圍裝置，第二外圍裝置檢測到機器人后，將請求信息通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)，電梯控制模塊將命令發(fā)送至電梯。
10.根據權利要求9所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述上位機控制子系統(tǒng)與電梯之間通過基于以太網通信協議的局域網傳輸信息。
11.根據權利要求9所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述上位機控制子系統(tǒng)與電梯之間通過基于串口通信協議的網絡傳輸信息。
12.根據權利要求9所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二外圍裝置包括光電傳感器。
13.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述下位機控制子系統(tǒng)還包括電量監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測機器人的電量，并將電量信息傳輸至上位機控制子系統(tǒng)。
14.根據權利要求13所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述下位機控制子系統(tǒng)還包括充電站控制模塊，充電站控制模塊發(fā)送充電信號至充電站。
15.根據權利要求14所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述充電站控制模塊基于紅外通訊協議發(fā)送充電信號至充電站。
16.根據權利要求14所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述充電站控制模塊基于藍牙通訊協議發(fā)送充電信號至充電站。
17.根據權利要求1或2所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于還包括位于工作站點的第三外圍裝置，用于接收工作站點的突發(fā)事件處理請求，并將突發(fā)事件處理請求通過基于Zigbee通信協議的無線網絡傳輸至上位機控制子系統(tǒng)，上位機控制子系統(tǒng)將突發(fā)事件請求傳輸至用戶控制平臺。
18.根據權利要求17所述的基于無線網絡的機器人搬運控制系統(tǒng)，其特征在于所述第三外圍裝置包括觸摸屏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多機器人輸送控制系統(tǒng)，尤其是涉及基于無線網絡的多機器人輸送控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括用戶控制平臺，上位機控制子系統(tǒng)，安裝于機器人上的下位機控制子系統(tǒng)，安裝于機器人運動軌跡上或附近的RFID標簽；所述用戶控制平臺與上位機控制子系統(tǒng)之間通過有線或無線通信來傳輸信息；所述上位機控制子系統(tǒng)與下位機控制子系統(tǒng)之間通過無線通信來傳輸信息；所述下位機控制子系統(tǒng)包括RFID讀寫器。該基于無線網絡的機器人輸送控制系統(tǒng)通過RFID讀寫器讀取RFID標簽上的位置信息來確定機器人的具體位置，定位精度高，實用性強。
文檔編號G05B19/418GK103064393SQ201210593439
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者李眾 申請人:廣州埃勃斯自動化控制科技有限公司