CN104626165A - 示教器按键反应灵敏度优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种示教器按键反应灵敏度优化方法，包括将示教器系统中示教器键盘采用矩阵式键盘，并选择独立的键盘扫描管理芯片来减少键盘刷新频率，键盘扫描管理芯片采用I2C的总线方式，同时为了能及时快速的响应按键事件并且可以自动消除抖动，选择中断方式作为键盘的工作方式；示教器系统中中央处理器负责系统各模块之间的协调与管理，负责检测外部中断并做中断处理，完成与控制器进行通信任务，在各模块之间采用了抗干扰性很强的CAN总线结构，利用丰富的报文结构实现了多节点高效控制，利用系统中程序实现多点实时通信。本发明操作简便、快速，使机器人的动作灵敏准确而且时效性强。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种机器人示教器按键反应灵敏度优化方法。
背景技术
随着工业机器人发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机器人正在各个行业逐步替代传统的人力劳动。机器人系统一般包括机器人控制器，机器人本体，机器人示教器，上位机PC。机器人示教器是机器人系统中至关重要的组件，作为用户与机器人的交互终端，它一方面通过液晶屏或者键盘接收用户的输入指令，控制机器人运动；另一方面通过输出界面向用户反馈机器人的状态信息。在机器人示教盒的使用中，往往遇到各种问题，包括严重的电磁干扰、控制的通信不畅、按键反应不灵敏设计问题等，从而导致机器人反应迟缓，时效性较差且操作不灵活。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种机器人示教器按键反应灵敏度的优化方法，其操控手段针对性强，操作简便快速，机器人的动作灵敏准确而且时效性强，同时具有良好的通用性和一定的可扩展性。
本发明采取的技术方案是：一种示教器按键反应灵敏度优化方法，包括将示教器系统中示教器键盘采用矩阵式键盘，并选择独立的键盘扫描管理芯片来减少键盘刷新频率，键盘扫描管理芯片采用I2C的总线方式，同时为了能及时快速的响应按键事件并且可以自动消除抖动，选择中断方式作为键盘的工作方式；示教器系统中中央处理器负责系统各模块之间的协调与管理，负责检测外部中断并做中断处理，完成与控制器进行通信任务，在各模块之间采用了抗干扰性很强的CAN总线结构，利用丰富的报文结构实现了多节点高效控制，利用系统中程序实现多点实时通信。
本发明中，所述示教器系统中程序执行3个任务：任务1为控制系统CAN接口通信任务，任务2为显示和键盘扫描任务，任务3为数据算法处理任务。
本发明中，所述示教器系统中程序直接面对微控制器及其外围设备，程序分为前台程序和后台程序；所述前台程序是一个实时中断服务程序，承担实时功能，通过中断来处理事件；所述后台程序掌握整个示教器系统的软、硬件资源的分配、管理及任务的调度。
进一步的，所述后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作，同时负责按键译码，并调用相应的键盘处理函数，显示器的写屏操作以及向机器人控制器发送数据的任务；所述前台程序负责判断用户是否按下按键，以及接收CAN总线数据的工作，为了不影响后台主要任务的执行，前台程序的代码量需设计简短。
本发明中，所述示教器系统包括嵌入式微控制器、指令键盘，液晶屏、存储器、电源模块、CAN通信模块及接口、USB接口、安全模块。
进一步的，通过所述指令键盘或者液晶屏的输入模块给机器人发送指令，嵌入式微控制器会将接收的信息进行处理，一方面通过输出界面将处理结果显示给用户，另一方面利用通信接口将相应的指令发送给机器人控制器，然后接收来自机器人控制器的数据信息。
优选的，所述示教器系统运用Linux操作系统编写友好界面实现多点实时通信。
优选的，所述键盘的按键数量为55个。
本发明的有益效果是：该优化方法使系统具有良好的人机交互性，具有通信速率高、抗干扰能力强等特点，能够很好满足系统对通信距离、通信速率和稳定性等的要求，利用丰富的报文结构实现了多节点高效控制。选择独立的键盘处理芯片来减少键盘刷新占用CPU的资源；键盘扫描管理芯片采用I2C的总线方式。为了能及时快速的响应按键事件并且可以自动消除抖动，选择中断方式作为键盘的工作方式。本优化方法使得机器人示教器操控手段针对性强，操作简便、快速，机器人的动作灵敏准确而且时效性较强。
附图说明
图1是机器人示教器硬件结构图。
图2是软件系统整体结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，基于示教器按键反应灵敏度优化方法的6轴焊接机器人示教器，其硬件结构包括嵌入式微控制器、指令键盘，液晶屏、存储器、电源模块、CAN通信模块及接口、USB接口、安全模块。采用一块IMX6型芯片作为示教盒的主控芯片，其具有内嵌触摸屏接口，兼具按键和触摸屏操作使示教盒的可操作性更强。在示教器系统内各模块之间采用了抗干扰性很强的CAN 总线结构，实现了在电磁条件复杂的焊接环境下高效快速通信。主控板兼具CAN总线收发器实现了CAN 总线收发功能的同时进行。CAN接口模块是连接或内嵌CAN控制器的处理器和CAN总线收发器，以及相关的接口模块组成的实时多任务的嵌入式控制系统。CAN总线通信接口集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成通信数据的成帧处理和优先级判别。在通信时CAN总线使用非抢先式传输。在CAN通信过程中，具有较高优先级的数据帧可以实时的传送。充分利用其丰富的报文结构，实现多节点高效控制。运用Linux操作系统编写友好界面实现了多点通信，使得示教盒操作更方便，反应速度更快。
机器人示教器按键数量为55个，为了节省系统端口占用数量，示教器键盘采用矩阵式设计方法，示教器CPU除了要与控制器保持通信，同时还要对液晶屏进行实时刷新操作，为了减少键盘占用CPU资源，选择独立的键盘扫描管理芯片，能够管理多达64只按键，自动消除抖动。芯片采用I2C总线方式，节约I／O资源。
选择键盘工作方式时要保证能及时快速的响应按键的操作又不过多的占用CPU的工作时间。示教器在工作的大部分时间里都是等待用户的键盘按键输入，然后根据系统的当前状态来判断是否执行以及执行何种类型的操作。由于按键数量较多并且用户按键的时间是随意的，为了能及时快速响应按键事件，这里采用中断方式作为键盘的工作方式。
示教器中央处理器主要负责系统各模块之间的协调与管理，负责检测外部中断并做中断处理，完成与控制器进行通信任务。在各模块之间采用了抗干扰性很强的CAN总线结构，实现在复杂电磁条件和复杂的焊接环境下的高效快速通信，利用丰富的报文结构实现了多节点高效控制。
示教器系统有3个任务：任务1为总控制系统CAN接口通信任务，任务2为显示和键盘扫描任务，任务3为数据算法处理任务。所开发的程序直接面对微控制器及其外围设备，程序分为两个部分：前台程序和后台程序。前台程序是一个实时中断服务程序，承担几乎所有的实时功能，它通过中断来处理事件，主要负责处理对时间要求相对苛刻的操作，后台程序则掌握了整个嵌入式系统的软、硬件资源的分配、管理及任务的调度等。在程序运行过程中，后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作，该部分程序称为任务级程序。本系统中前台中断程序主要负责判断用户是否按下按键，以及接收CAN总线数据的工作，为了不影响后台主要任务的执行，中断程序的代码量都设计得很简短。后台程序负责按键译码，并调用相应的键盘处理函数，显示器的写屏操作以及向机器人控制器发送数据等任务。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，本技术领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：包括将示教器系统中示教器键盘采用矩阵式键盘，并选择独立的键盘扫描管理芯片来减少键盘刷新频率，键盘扫描管理芯片采用I2C的总线方式，同时为了能及时快速的响应按键事件并且可以自动消除抖动，选择中断方式作为键盘的工作方式；示教器系统中中央处理器负责系统各模块之间的协调与管理，负责检测外部中断并做中断处理，完成与控制器进行通信任务，在各模块之间采用了抗干扰性很强的CAN总线结构，利用丰富的报文结构实现了多节点高效控制，利用系统中程序实现多点实时通信。
2.根据权利要求1所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：所述示教器系统中程序执行3个任务：任务1为控制系统CAN接口通信任务，任务2为显示和键盘扫描任务，任务3为数据算法处理任务。
3.根据权利要求1或2所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：所述示教器系统中程序直接面对微控制器及其外围设备，程序分为前台程序和后台程序；所述前台程序是一个实时中断服务程序，承担实时功能，通过中断来处理事件；所述后台程序掌握整个示教器系统的软、硬件资源的分配、管理及任务的调度。
4.根据权利要求3所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：所述后台程序检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作，同时负责按键译码，并调用相应的键盘处理函数，显示器的写屏操作以及向机器人控制器发送数据的任务；所述前台程序负责判断用户是否按下按键，以及接收CAN总线数据的工作，为了不影响后台主要任务的执行，前台程序的代码量需设计简短。
5.根据权利要求1所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：所述示教器系统包括嵌入式微控制器、指令键盘，液晶屏、存储器、电源模块、CAN通信模块及接口、USB接口、安全模块。
6.根据权利要求5所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：通过所述指令键盘或者液晶屏的输入模块给机器人发送指令，嵌入式微控制器会将接收的信息进行处理，一方面通过输出界面将处理结果显示给用户，另一方面利用通信接口将相应的指令发送给机器人控制器，然后接收来自机器人控制器的数据信息。
7.根据权利要求1所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：所述示教器系统运用Linux操作系统编写友好界面实现多点实时通信。
8.根据权利要求1所述的示教器按键反应灵敏度优化方法，其特征在于：所述键盘的按键数量为55个。
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