[發明專利]機器人模塊化分布式自適應控制系統及方法

無效

• 申請號: 200810036571.5
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101286058A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 曹其新;張鎮;王炫;楊揚
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05D1/02;B25J9/18;G05B17/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1、一種機器人模塊化分布式自適應控制系統，其特征在于，包括：設備池模塊，設備管理模塊，應用模塊，其中：

所述的設備池模塊，就是機器人系統包含的所有設備集合，每個設備對各種物理設備進行抽象，將設備對應的硬件驅動、應用程序接口進行封裝，每個設備對外提供接口定義語言進行定義，符合CORBA規范的控制接口，在每個CORBA設備接口中，定義Service_Context()函數記錄設備服務上下文信息，用以描述接口設備對外的各種服務，用戶能在沒有完整了解模塊全部功能的情況下，通過訪問接口中的Service_Context()函數，獲取設備中的服務上下文信息，從而在無人干預的情況下了解和掌握如何獲取和使用設備的方法，實現對不同設備的自適應連接、配置與控制功能，實現基于CORBA技術的機器人設備控制的智能性；

所述的設備管理模塊，負責將機器人設備池模塊中的各種設備進行有序的組織，寫入設備管理模塊的設備注冊表中，用以記錄機器人使用設備的工作狀態和級聯順序，由于每個設備都是通過CORBA規范進行封裝，可將任意設備加載和摘離CORBA軟總線，用戶通過修改設備注冊表來設計并定制各種設備資源構成所需要的機器人系統；

所述的應用模塊，包括：編程控制模塊和3D仿真模塊，其中，編程控制模塊提供用戶對已定制的機器人進行編程控制的服務，3D仿真模塊負責對已定制機器人的3D運動學仿真服務，應用模塊通過CORBA總線訪問設備管理模塊中設備注冊表，進行個性化查詢、獲取相關設備的信息，并通過訪問設備上下文獲取設備的使用方法和設備的工作狀態。

2、根據權利要求1所述的機器人模塊化分布式自適應控制系統，其特征是，所述設備池模塊，其設備中各關節驅動電機的列表及各個電機的運行狀態，并將其各個電機狀態參數以對話框的形式在編程控制模塊的UI中顯示出來，供用戶調用和修改，并將最終數據封裝到一個狀態圖標中來表示機器人的一個狀態位姿，通過順序構建狀態圖標組成機器人的動作序列，并保存到指定的程序腳本文件中，完成對機器人的圖形化編程。

3、根據權利要求1或2所述的機器人模塊化分布式自適應控制系統，其特征是，所述設備池模塊，其機器人系統包含的設備包括：移動車體設備，機械臂設備，機械手設備，其中：

移動車體設備的上下文信息包括：驅動電機鏈表，包含左、右兩個驅動電機；移動車體采用雙輪差速驅動方式，通過控制左、右兩個電機實現機器人前進后退及左右旋轉；每個驅動電機的服務上下文包括：電機ID、電機速度v，加速度a及初始的零點漂移量L；

機械臂設備的上下文信息包括：機械臂具有的關節鏈表和包含的關節數目，關節鏈表中記錄了各個關節及關節之間的級聯關系，每個關節的服務上下文包括：關節ID、幾何尺寸描述、關節轉換矩陣T，關節位姿P(x，y，z，Ψ，θ，Φ)描述，及對應驅動電機的控制參數，包括每個關節上電機的行程，電機運行速度v，加速度a及關節零點漂移量L，其中，關節位姿P(x，y，z，Ψ，θ，Φ)中，x為x軸方向坐標，y為y軸方向坐標，z為z軸方向坐標；Ψ為關節橫滾角，θ為關節俯仰角，Φ為關節偏轉角。其中橫滾角Ψ，俯仰角θ，偏轉角Φ的定義：在笛卡爾坐標系基礎上，先繞Z軸旋轉角度Ψ，再繞新的Y軸旋轉角度θ，再繞新的X軸旋轉角度Φ。

4、一種機器人模塊化分布式自適應控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，機器人系統定制；

第二步，設備的電氣控制線路連接；

第三步，設備在線注冊；

第四步，應用模塊對系統中設備的在線查詢；

第五步，調整設備的零點偏移；

第六步，設置機器人初始位姿；

第七步，利用編程控制模塊實施編程；

第八步，保存編輯好的程序腳本文件；

第九步，3D仿真驗證；

第十步，實際機器人的程序腳本文件下載；

第十一步，控制實際機器人執行程序腳本文件。

5、根據權利要求4所述的機器人模塊化分布式自適應控制方法，其特征是，第一步，所述機器人設備定制，具體為：用戶通過人機交互的形式回答一系列問題來定制自己需要的機器人系統，包括機器人是否具有移動車體，是否采用機械臂，如果有機械臂，機械臂的數量，它們在車體上的安裝位置，每個機械臂具有幾個關節，有無機械手，確定設備的幾何形狀及其它們之間的裝配關系并將其寫入到設備管理模塊中。