[發明專利]一種基于局域網的模塊化機器人控制系統

有效

• 申請號: 201710022412.9
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106737684B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 丁希侖;陳佳偉;徐坤;齊靜;鄭羿
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

技術領域

本發明屬于自動控制和機器人領域，具體涉及一種可在基于ROS(Robot Operating System，機器人操作系統)計算機上使用的模塊化機器人控制系統。

背景技術

機器人是一個集環境感知、動態決策與規劃、行為控制與執行等多功能于一體的綜合機電系統，能自動或半自動執行任務。目前機器人的功能需求不斷擴大，單一的控制器控制整個機器人的運行變得越加困難，多個模塊協同化控制機器人能大大提高機器人的控制性能。目前大部分的控制系統的無線網絡模塊著重于多機器人控制而非單個機器人的各個功能之間的使用，所涉及使用的ROS系統，較多的是無線網絡通信，控制多機器人運動。現有大部分單機器人模塊化的控制系統一般建立在一種有線的總線通信形式上，例如CAN總線，導致模塊只能安裝在機器人本體上；其次，如果想要對機器人遠程控制，各個模塊數據必須通過一個無線模塊，并且將各個模塊數據統一發送，大大降低了各個模塊數據的使用效率和實時性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于局域網的模塊化機器人控制系統，實現將任意數量的基于ROS操作系統的控制器通過有線或者無線局域網方式建立成一種整體的機器人控制系統，在該系統下，還可以形成多種局域網結構的模塊化控制。本發明可用于輪式機器人、足式機器人等常見多功能機器人。

本發明所述基于局域網的模塊化機器人控制系統包括主控模塊、擴展功能模塊、局域網和遠程控制模塊。在機器人本體上安裝有路由器，建立其局域網，實現局域網內數據的傳輸。主控模塊、各擴展功能模塊以及遠程控制模塊通過局域網進行數據傳輸。

主控模塊安裝于機器人本體，通過有線網線的方式和路由器相連。安裝在機器人本體上的擴展功能模塊，通過有線網線的方式和路由器相連。不安裝在機器人本體上的擴展功能模塊，通過無線網絡連接到局域網內。遠程控制模塊過無線網絡連接到局域網。

所述遠程控制模塊通過局域網發送主控指令給主控模塊，發送控制指令給擴展功能模塊；所述擴展功能模塊解析控制指令并進行相應的擴展功能運算，產生實時的主控指令發送給主控模塊，或產生實時的控制指令發送給其他擴展功能模塊；所述主控模塊解析主控指令，將當前無法執行的指令舍棄并且返回錯誤代碼，將可執行主控指令的內容劃分相應的指令優先級，在同時收到不同可執行的主控指令下，只執行優先級最高的指令，從而舍棄其他指令。

相對于現有技術，本發明的優點和積極效果在于：

(1)本發明基于局域網的思想，改變了較為簡單地機器人系統，適合現有復雜功能的機器人系統。基于局域網的基本構架下，可以任意改變機器人的功能模塊和傳感器模塊，而不破壞原有的機器人系統，大大提高了系統的通用性和模塊可替換性。

(2)本發明基于局域網的思想，在各個模塊使用了有線網絡的連接方式，大大提高了各個模塊之間的通信效率和穩定性。由于使用的路由器，保證了遠程控制端無線網絡的穩定性和較為遠距離通信的能力。

(3)本發明基于局域網的思想，可以根據機器人作業的需求建立不同的模塊之間的結構構架，適用于更多種類的機器人，對多功能機器人的各個模塊之間可以更好地協調作業。

(4)本發明所使用的底層都是現有的開源的ROS系統，移植性好。

(5)對于不同的機器人，只要其系統按照本發明所述框架去設計，即使具體實現不同，只需創建相應的配置，即可采用同一客戶端去控制，因此本發明為實現機器人控制系統提供了一種解決方案。

附圖說明

圖1是本發明基于局域網的模塊化機器人控制系統的硬件連接的一個實例圖；

圖2是本發明基于局域網的模塊化機器人控制系統的軟件功能模塊通信示意圖；

圖3是本發明實施例所提供的各模塊的控制流程示意圖；

圖4是本發明實施例所提供的各模塊的分層主從結構示意圖；

圖5是本發明實施例所提供的各模塊的星型結構示意圖；

圖6是本發明實施例所提供的各模塊的復合分層結構示意圖；

圖7是本發明所實施例提供的具體應用在六足機器人的主程序框架示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例來說明本發明技術方案的實現。