[发明专利]一种机器人运动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人运动控制交互软件，涉及机器人运动控制技术领域。

背景技术

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。机器人控制系统及其控制终端是机器人的重要组成部分，多年来，通用的机器人控制系统一直是学者和各厂商的研究课题，主要是由于缺少一种通用的运动学解算器和轨迹规划器，所以机器人运动控制系统的发展一直受到限制；对于机器人控制系统，国外一直处于垄断地位，国外厂商的控制系统及其控制终端一般只对自由品牌的机器人有一定的兼容性，而对于其他机器人不具有通用性，其独有的设备配件和高昂的维修费用让国内相关产业耗费了大量的人力与财力。而近年来，PMAC、MoveIt！、ROS等多项研究成果使得通用机器人控制系统的实现成为可能。现有技术没有给出利用PMAC、MoveIt！、ROS这些多项研究成果的结合的机器人运动控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人运动控制系统，以解决现有的机器人运动控制系统存在通用性差、可扩展性差、系统的开放性差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种机器人运动控制系统，所述系统包括控制终端子系统和服务器端子系统，

控制终端子系统包括人机交互界面和工作线程模块，

服务器端子系统包括指令解释器、ROS服务器和PMAC交互模块，

用户通过人机交互界面发出操作指令，利用工作线程模块将所述操作指令转化为指令解释器可识别的指令并通过网络传递给指令解释器，

指令解释器通过调用MoveIt！数据库将其接收的指令转化为关节路径命令并发布在ROS服务器的节点上，PMAC交互模块接收ROS服务器传来的关节路径命令，通过PMAC通信协议转化为PMAC可识别的运动控制指令并通过网络传递给PMAC，从而实现对机器人的运动控制；PMAC交互模块读取PMAC上的机器人关节状态信息，并反馈给ROS服务器，并在人机交互界面中显示。

所述人机交互界面为控制终端子系统和用户直接交互的界面，用于接收用户的操作指令并传递给工作线程模块，其内容包括校准、手动操作、示教、再现、程序编辑、机器人状态显示、PLC输入/输出控制、用户坐标系建立、文件浏览及系统维护功能。

定义工作线程模块的工作方式为有限状态机，工作线程模块描述的用户操作模式状态如下：

a)待机状态：在没有接受任何用户操作指令时，控制终端子系统为待机状态，不发布任何指令；

b)手动操作模式：用户通过交互界面操作进入手动操作模式，并通过三维摇杆向控制终端子系统输入操作指令，控制终端子系统通过解释三维摇杆的操作指令向ROS服务器节点发布手动操作运动指令；该模式包含关节坐标系和笛卡尔坐标系；

c)再现模式：控制终端子系统在再现模式下将所存储的机器人程序(一系列指令)按顺序逐条发布在ROS服务器节点上，使机器人可以按指令顺序自动运行，该模式可实现对程序的一次再现、多次循环再现以及逐条再现；

d)校准模式：在该模式下，机器人各关节零位可被重置，用户机器人的标定工作；

e)控制指令模式：该模式下控制终端子系统可以向ROS服务器节点发布除运动指令以外的指令：控制指令、PLC操作指令；

f)用户坐标系发布模式：在该模式下控制终端子系统可以向ROS服务器节点发布用户自定义的坐标系信息；

g)三维摇杆调试模式：该模式下控制终端子系统可以重置三维摇杆的零位，从而初始化三维摇杆；

所述工作线程模块作为所述控制终端子系统的后台模块，按以下顺序循环运行：

1)检测通信网络是否联通；

2)订阅ROS服务器节点消息，其中包括PMAC交互模块状态、机器人关节状态、机器人坐标系信息、三维摇杆操作信息、薄膜按键操作信息；

3)解释所订阅的消息，其中PMAC交互模块状态被用于判断机器人运行状态、机器人关节状态以角度形式向用户反馈、机器人坐标系信息以笛卡尔坐标系和欧拉角的形式向用户反馈、将三维摇杆操作信息解释为用户对所操作的三个坐标轴或三个关节的运动速度大小、将薄膜按键操作信息解释为执行相应控制功能；

4)更新机器人信息，包括机器人坐标系信息、机器人关节状态信息、机器人运行状态；

5)利用工作线程模块检测用户操作模式状态，根据相应的用户操作模式状态向ROS服务器发布节点消息，所述节点消息是指令解释器可识别的指令，包括运动指令、控制指令、PLC操作指令；