[发明专利]一种5G环境下云化机器人的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种5G环境下云化机器人的控制系统及方法，该系统包括云化控制器、本地控制器以及机器人；所述云化控制器和本地控制器通过5G无线网络进行数据交互，机器人由机器人本地控制器进行管理与控制；所述云化控制器根据运行模型生成机器人的操作指令序列、期望状态序列与预定义事件列表，并通过5G网络下行信道发送至本地控制器；所述本地控制器根据接收到的操作指令序列，按时间顺序执行指令操作机器人，同时监测机器人的实时状态，并根据预定义事件触发反馈流程，通过5G网络上行信道反馈信息至云化控制器。本发明充分利用了5G网络的特性，降低了云化机器人对上行带宽的依赖，节省无线网络资源，有利于与其它业务共享5G网络。

技术领域

本发明涉及机器人自动控制技术领域，尤其涉及一种5G环境下云化机器人的控制系统及方法。

背景技术

随着云计算、移动互联网等技术和业务为代表的新一轮信息革命浪潮的来临，带来了从提供产品向提供服务的革命性转变，已成为推动信息产业升级、促进垂直行业与互联网融合的关键要素；云端中心聚合了大量的物理硬件资源，并采用虚拟化技术实现了异构网络计算资源的统一分配、调度和管理，集中建设数据中心大大降低了计算和存储成本。

在智能制造生产场景中，需要机器人有自组织和协同的能力来满足柔性生产，这就带来了机器人对云化的需求。和传统的机器人相比，云化机器人需要通过网络连接到云端的控制中心，基于超高计算能力的平台，并通过大数据和人工智能对生产制造过程进行实时运算控制。通过云技术机器人将大量运算功能和数据存储功能移到云端，这将大大降低机器人本身的硬件成本和功耗。并且为了满足柔性制造的需求，机器人需要满足可自由移动的要求。因此在机器人云化的过程中，需要无线通信网络具备极低时延和高可靠的特征。

5G具有超高带宽、低延迟、大容量的特点，其端到端的网络切片能力，可以将所需的网络资源面向不通的需求灵活动态地分配，针对垂直化行业为用户提供定制化的网络。5G网络是云化机器人理想的通信网络，是实现云化机器人的关键。

在实际应用中，机器人需要采集其实时状态数据并发送给云端控制器。云端控制器则根据反馈的实时状态，进行决策并下发实时控制指令给机器人。在这个过程中，云端控制器和机器人间需要交互大量数据。虽然5G具备大带宽传输的能力，但上述云化机器人的运行机制依然会对5G网络造成负担，特别是存在大量云化机器人的场景，也会造成网络延迟问题，影响云化机器人的实时控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5G环境下云化机器人的控制系统及方法，能够排除大量冗长的无效信息的反馈，减轻机器人数据回传的信令开销，降低云化机器人控制对上行带宽的依赖。

实现本发明目的的技术方案为：

一种5G环境下云化机器人的控制系统，包括云化控制器、本地控制器以及机器人；所述云化控制器和本地控制器通过5G无线网络进行数据交互，机器人由机器人本地控制器进行管理与控制；

所述云化控制器设置有机器人的运行模型，其根据任务和机器人的运行模型生成机器人的操作指令序列、期望状态序列与预定义事件列表，并通过5G网络下行信道发送至机器人本地控制器；

所述本地控制器用于根据接收到的操作指令序列，按时间顺序执行指令操作机器人，同时监测机器人的实时状态，并根据预定义事件触发反馈流程，通过5G网络上行信道反馈机器人的执行状态与事件至云化控制器。

一种基于所述控制系统的5G环境下云化机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，云化控制器下发任务至本地控制器；

步骤S2，本地控制器根据接收到的操作指令序列，按时间顺序执行指令操作机器人，同时监测机器人的实时状态，并根据预定义事件触发反馈流程，通过5G网络上行信道反馈机器人的执行状态与事件至云化控制器。