一种组件式的智能机器人操作方法及系统与流程

本发明涉及机器人，尤其涉及一种组件式的智能机器人操作方法及系统。

背景技术：

1、相关技术中的智能机器人操作系统存在以下缺点：

2、采用传统机器人操作系统进行集成的应用，因其无法提供实时应用运行开发环境和实时监控分析工具，其实时性一般较差。

3、因机器人应用的灵活多变，面向不同的项目会有不同的动作轨迹和任务，有较强的定制化的特点，并且传统机器人厂家会对关键算法接口进行封装屏蔽，故传统的机器人接口难以集成复杂的应用，无法满足复杂多变的需求变化。

4、因此，有必要提出一种组件式的智能机器人操作系统来满足客户面向多种应用场景和实时性应用开发的需求，提高机器人操作系统的扩展性和易用性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种组件式的智能机器人操作方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、一方面，本发明实施例提供了一种组件式的智能机器人操作系统，包括：

3、应用层，用于通过装配器将已创建的功能组件组装成定制化的机器人应用；

4、装配器，用于将各个功能组件的端口动态连接；

5、组件层，用于给机器人应用提供功能组件；

6、中间件，用于管理计算机系统资源，为组件层提供交互、运行及外部接口封装；

7、操作系统层，用于提供机器人多任务并行实时环境，并提供实时性分析工具实现硬实时任务调度和响应。

8、可选地，所述中间层包括组件框架和资源管理层；

9、所述组件框架，用于为组件层提供的功能组件；

10、资源管理层，用于管理抽象设备资源及io资源，对挂载到操作系统的硬件提供抽象接口，资源管理和维护。

11、可选地，所述功能组件具有端口特性、状态机特性和事件特性；

12、所述端口包括输入端口和输出端口；组件用于在装配器指定端口间的连接关系后，对端口进行连接和断开；

13、所述状态机是指组件内部的有限元任务状态机，用于管理组件的有限个状态；

14、所述事件包括输入事件和输出事件，组件用于在状态发生变化时通过发射相关输出事件通知外部；通过输入事件来感知外部或系统所发生的事件。

15、可选地，所述功能组件包括线程资源模块，所述线程资源模块，用于向操作系统层动态申请实时调度线程和非实时调度线程，并将已申请到的线程资源纳入到统一管理；其中，实时线程的系统调度优先级高于非实时线程。

16、可选地，所述功能组件还包括终端模块，所述终端模块用于提供对外交互功能。

17、可选地，所述功能组件还包括报警模块，所述报警模块用于收集功能组件在运行过程中产生或发现的逻辑错误、外部错误和程序错误，以及发生相关错误时通知相关功能组件执行相关动作、限制功能组件的部分功能并发送报警信息。

18、可选地，所述功能组件还包括采集模块，所述采集模块用于功能组件内部变量的采集访问，并提供在线数据采集功能。

19、可选地，所述功能组件还包括变量模块，所述变量模块用于的各个功能组件提供可见的变量访问，并对变量数据进行序列化和反序列化。

20、可选地，所述组件层提供有轴组组件，规划组件，语言解析组件以及动力学组件；

21、所述轴组组件，用于通过端口输入把机器人位置姿态转为对执行器电机的编码数值，驱动电机执行运动控制，通过端口输出当前的机器人的实时姿态位置；

22、所述规划组件，用于通过端口输入执行器下发的位置指令转发给算法库，经过机器人运动轨迹规划，计算出一段运动路径的轨迹点后，通过端口输出给轴组执行；

23、所述语言解析组件，用于将输入端口接收的外部信号和指令解析译码为机器人执行语言，并将所述机器人执行语言通过端口输出给规划组件；

24、所述动力学组件，用于根据输入端口接收的机器人的当前姿态预测出机器人当前的动力学力矩后，通过输出端口将动力学力矩输出给规划组件。

25、另一方面，本发明实施例提供了一种组件式的智能机器人操作方法，应用于权利要求1至9任一项所述的组件式的智能机器人操作系统，所述方法包括以下步骤：

26、s100，获取第一控制指令和机器人力矩；其中，所述控制指令通过语言解析组件对中间件中的终端模块所下发的控制指令译码得到，所述机器人力矩通过动力学组件对轴组组件反馈的机器人当前位姿进行预测得到；

27、s200，规划组件在接收到所述语言解析组件所输出的控制指令以及所述动力学组件所输出的机器人力矩之后，基于所述机器人力矩和第一控制指令进行机器人运动轨迹规划，得到多个轨迹点信息；

28、s300，轴组组件在接收到所述规划组件所输出的多个轨迹点信息之后，依次将各个轨迹点信息转换为对应的电机编码数值，并依次将所述电机编码数值输出至应用层中的机器人执行器进行响应，以更新机器人的当前位姿。

29、本发明实施例包括以下有益效果：本实施例通过较为简便和通用的方式，提供多功能的已完善机器人操作系统资源，提高可定制化和复用的机器人功能的开发效率，提高机器人操作系统的扩展性和易用性。

技术特征：

1.一种组件式的智能机器人操作系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中间层包括组件框架和资源管理层；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述功能组件具有端口特性、状态机特性和事件特性；

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述功能组件包括线程资源模块，所述线程资源模块，用于向操作系统层动态申请实时调度线程和非实时调度线程，并将已申请到的线程资源纳入到统一管理；其中，实时线程的系统调度优先级高于非实时线程。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功能组件还包括终端模块，所述终端模块用于提供对外交互功能。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功能组件还包括报警模块，所述报警模块用于收集功能组件在运行过程中产生或发现的逻辑错误、外部错误和程序错误，以及发生相关错误时通知相关功能组件执行相关动作、限制功能组件的部分功能并发送报警信息。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功能组件还包括采集模块，所述采集模块用于功能组件内部变量的采集访问，并提供在线数据采集功能。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功能组件还包括变量模块，所述变量模块用于的各个功能组件提供可见的变量访问，并对变量数据进行序列化和反序列化。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述组件层提供有轴组组件，规划组件，语言解析组件以及动力学组件；

10.一种组件式的智能机器人操作方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的组件式的智能机器人操作系统，所述方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种组件式的智能机器人操作方法及系统，系统包括：应用层，用于通过装配器将已创建的功能组件组装成定制化的机器人应用；装配器，用于将各个功能组件的端口动态连接；组件层，用于给机器人应用提供功能组件；中间件，用于管理计算机系统资源，为组件层提供交互、运行及外部接口封装；操作系统层，用于提供机器人多任务并行实时环境，并提供实时性分析工具实现硬实时任务调度和响应；本发明可以提高机器人操作系统的扩展性和易用性。技术研发人员：徐坤林,孔德良,高萌,沈灿均,黄键,周星,罗永华,陈元浩,熊力,谭文俊受保护的技术使用者：佛山智能装备技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/9