[发明专利]一种机器人运动控制系统

权利要求书

1.一种机器人运动控制系统，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的一种机器人运动控制系统，其特征在于：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。

3.根据权利要求1或2所述的一种机器人运动控制系统，其特征在于：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；

6)警告：控制终端子系统在该步骤下检测机器人关节位置信息，并限制机器人工作空间，提醒用户在手动模式下不可操作机器人超出机器人工作空间。

4.根据权利要求3所述的一种机器人运动控制系统，其特征在于：

所述PMAC交互模块是一种有限状机，包括初始化状态、运动状态和停止状态；

1)当所述PMAC交互模块运行在初始化状态时，将进入循环，不断更新机器人状态，不会有任何操作，一旦接收到进入运动状态的指令时，PMAC交互模块会清除缓存、电机使能，并使PMAC进入P-T模式，然后进入运动状态；

2)当所述PMAC交互模块进入运动状态时，如果没有检测到停止指令，将进入循环，会接收由指令解释器计算出的关节路径命令，并通过插补运算计算出PMAC运动轨迹，发送给PMAC，如果收到停止指令，则PMAC交互模块会进入停止指令；

3)当PMAC交互模块进入停止状态，等待3秒后重新进入初始化状态。