工业机器人数据同步采集加载中间件装置及方法

1.本发明涉及工业机器人技术领域，具体是涉及一种工业机器人数据同步采集加载中间件装置及方法。


背景技术：

2.目前在工业机器人控制领域，通过对机器人系统运行关键参数进行在线/离线学习，可以很好地解决诸如优化控制、故障诊断等需求。其中涉及一个重要的问题，如何实现机器人本地参数由实体输入到训练算法。
3.现有工业六轴机器人设计方案中，作为机器人生产商提供机器人的相关控制接口和参数获取接口，由用户自行进行读取传输/保存，输入算法模块进行训练或推理。此类方案带来的弊端有很多。首先，通常工业六轴机器人有数十种参数，逐一适配导出需要大量繁复的工作；第二，不同的推理任务中需要的参数种类也不尽相同，需要动态调整参数获取模块；第三，对于多台机器人设备数据采集，需要重复上述过程。更重要的是，由于参数是用户通过接口函数顺序读取，这意味着获得的参数采集时间是不同的，这将影响算法模块的设计以及后续推理准确性。因此，无论从数据采集便捷性，还是数据采集时刻同步性来说，现有的技术方案均需要进行改善。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种工业机器人数据同步采集加载中间件装置及方法，能够保证采集参数的同步性，通过辅助生成数据加载代码方式能够有效节约数据适配工作量，从而提高生产效率。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种工业机器人数据同步采集加载中间件装置，包括可视化前端模块、后端配置管理服务模块、数据映射绑定模块、数据监管中心模块、数据存储模块、代码生成模块、数据加载代码、历史数据文件和数据传输模块，可视化前端模块与后端配置管理服务模块相连，后端配置管理服务模块分别与代码生成模块、数据存储模块、数据监管中心模块相连，代码生成模块与数据加载代码相连，数据存储模块分别与历史数据文件、数据监管中心模块相连，数据监管中心模块分别与数据传输模块、数据映射绑定模块相连，数据加载代码分别与历史数据文件、数据传输模块相连。
6.进一步，所述可视化前端模块用于与后端配置管理服务模块交互，将用户设置的配置信息传输至后端配置管理服务模块，接收后端配置管理服务模块返回的数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件，提供用户操作的可视化界面；
7.所述后端配置管理服务模块用于接收可视化前端模块传输来的用户设置的配置信息，并调用代码生成模块及历史数据文件，返回数据加载代码、历史数据文件及用户设置的配置信息至可视化前端模块；
8.所述数据映射绑定模块内置机器人设备的参数类型，提供参数申请接口供机器人本体软件开发者调用，实现机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块；并
提供数据采集接口，按照数据监管中心模块的需要，在数据采集过程中防止数据被机器人本体软件修改，对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集；
9.所述数据监管中心模块用于按照用户设置的配置信息，调用数据映射绑定模块，实现数据映射绑定模块绑定的选中参数并行采集；参数采集后，将采集到的参数，通过数据传输模块进行数据传送，通过数据存储模块进行数据存储记录；
10.所述数据存储模块具有数据存储功能，供数据监管中心模块保存从数据映射绑定模块中获取的数据；具有数据导出功能，供后端配置管理服务模块调用，导出生成的历史数据文件给后端配置管理服务模块；
11.所述代码生成模块基于当前用户设置的配置信息，生成数据加载代码；
12.所述数据加载代码为代码生成模块生成的代码，提供用户数据读取功能；数据加载代码初始化后，自动识别加载同配置参数下的历史数据文件，发现匹配的数据传输模块并建立连接，将接收到数据根据其数据源写入已有对应的历史数据文件或者创建新的历史数据文件；
13.所述历史数据文件为数据存储模块产生的在机器人本体软件系统中的数据文件；
14.所述数据传输模块按照用户设置的配置信息创建数据加载代码与数据传输模块间的安全链路，提供数据监管中心模块数据传输接口，将数据监管中心模块采集的数据传输到数据加载代码。
15.进一步，所述可视化前端模块中，用户操作包括设置配置信息、导出数据加载代码、导出历史数据文件及导出配置信息文件。
16.进一步，所述可视化前端模块中，用户设置的配置信息包括系统配置信息和数据采集配置信息。
17.进一步，所述系统配置信息包括数据存储模块保存的数据大小及密钥信息，密钥信息为数据加载代码与数据传输模块间建立安全链路所使用的密钥信息。
18.进一步，所述数据采集配置信息包括绑定的参数选中属性、采集频率和触发条件。
19.进一步，所述同步采集是指数据映射绑定模块在设定的时间段内不让机器人本体软件修改数据，数据映射绑定模块在该时间段内按照传入的各个参数名称，依次采集机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数。
20.一种工业机器人数据同步采集加载方法，包括以下步骤：
21.步骤s1：机器人本体软件系统中部署中间件装置，机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块，数据映射绑定模块对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集，各模块按照用户设置的历史配置信息运行；
22.步骤s2：用户通过可视化前端模块与后端配置管理服务模块进行交互，查看当前配置信息及绑定的参数信息，重新设置配置信息，通过可视化前端模块将用户设置的配置信息发送至后端配置管理服务模块；
23.步骤s3：后端配置管理服务模块接收可视化前端模块发送的用户设置的配置信息，基于当前用户设置的配置信息生成配置信息文件，并调用代码生成模块及历史数据文件，返回数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件至可视化前端模块；
24.步骤s4：可视化前端模块接收后端配置管理服务模块返回的数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件，用户通过可视化前端模块导出数据加载代码、历史数据文件及
配置信息文件；
25.步骤s5：数据监管中心模块根据用户设置的配置信息从数据映射绑定模块采集数据，实现数据映射绑定模块绑定的选中参数并行采集，参数采集后，将采集到的参数，通过数据传输模块进行数据传送，通过数据存储模块进行数据存储记录；
26.步骤s6：数据存储模块接收数据监控中心模块传入的数据，并追加到历史数据文件中；
27.步骤s7：数据传输模块按照用户设置的配置信息创建数据加载代码与数据传输模块间的安全链路，将数据监控中心模块传入的数据传输到数据加载代码；
28.步骤s8：用户基于导出的数据加载代码与历史数据文件，将数据加载代码和历史数据文件集成到用户应用程序中，即可完成数据加载。
29.进一步，步骤s1中，机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块具体过程为：机器人本体软件调用数据映射绑定模块提供的参数申请接口，传入参数名称、参数类型，数据映射绑定模块对传入的参数名称、参数类型进行验证，验证失败则返回错误；验证成功，则创建对应类型的实例对象。
30.进一步，步骤s1中，对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集的具体过程为：数据监管中心模块按照用户设定，传入所需的参数列表，参数列表中包含用户设定的所需参数；数据映射绑定模块读取选中的参数列表，并锁定参数映射库，防止数据被机器人本体软件修改，随后依次查询参数列表中的参数值并记录，完成读取后，解锁参数映射库并将读取的各参数值返回数据监管中心模块。
31.与现有技术相比，本发明的优点如下：
32.本发明能够保持原有业务逻辑和运行状态不变前提下，实现分布式机器人系统中运行数据同步采集与实时加载，方便集群机器人数据快速集成。与现有方案相比，本发明首先能够保证采集参数的同步性，其次通过辅助生成数据加载代码方式能够有效减少工业机器人数据采集适配工作量，同时实现数据的同步采集，从而提高生产效率与数据采集效果，有力地促进工业机器人产业发展，在数据驱动日益重要的智能化时代，具有显著的意义。
附图说明
33.图1是本发明实施例之工业机器人数据同步采集加载中间件装置的结构示意图。
34.图2是图1所示实施例的数据映射绑定模块数据映射绑定的流程图。
35.图3是图1所示实施例的数据映射绑定模块数据采集的流程图。
36.图4是本发明实施例之工业机器人数据同步采集加载系统的结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
38.参照图1，本实施例之工业机器人数据同步采集加载中间件装置，包括可视化前端模块、后端配置管理服务模块、数据映射绑定模块、数据监管中心模块、数据存储模块、代码生成模块、数据加载代码、历史数据文件和数据传输模块，可视化前端模块与后端配置管理服务模块相连，后端配置管理服务模块分别与代码生成模块、数据存储模块、数据监管中心模块相连，代码生成模块与数据加载代码相连，数据存储模块分别与历史数据文件、数据监
管中心模块相连，数据监管中心模块分别与数据传输模块、数据映射绑定模块相连，数据加载代码分别与历史数据文件、数据传输模块相连。
39.可视化前端模块：用于与后端配置管理服务模块交互，将用户设置的配置信息传输至后端配置管理服务模块，接收后端配置管理服务模块返回的数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件，提供用户操作(设置配置信息、导出数据加载代码、导出历史数据文件及导出配置信息文件)的可视化界面；用户设置的配置信息包括系统配置信息和数据采集配置信息，系统配置信息包括数据存储模块保存的数据大小及密钥信息，密钥信息为数据加载代码与数据传输模块间建立安全链路所使用的密钥信息；数据采集配置信息包括绑定的参数选中属性(参数都有选中和未选中两个状态，表示参数的选中状态)、采集频率和触发条件。本实施例中，可视化前端模块采用web页面方式，通过http协议与后端配置管理服务模块进行交互。
40.后端配置管理服务模块：用于接收可视化前端模块传输来的用户设置的配置信息，并调用代码生成模块及历史数据文件，返回数据加载代码、历史数据文件及用户设置的配置信息至可视化前端模块。本实施例中，后端配置管理服务模块通过http协议与可视化前端模块交互。
41.数据映射绑定模块：内置机器人设备的各种参数类型，提供参数申请接口供机器人本体软件开发者调用，实现机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块；并提供数据采集接口，按照调用者(数据监管中心模块)的需要，在数据采集过程中防止数据被机器人本体软件修改，对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集。同步采集是指数据映射绑定模块在设定的时间段内不让机器人本体软件修改数据，数据映射绑定模块在该时间段内按照传入的各个参数名称，依次采集机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数。在实际应用中，机器人设备的各种参数类型包括工业六轴机器人的关节速度、关节角度、关节力矩、设备功率、设备温度等各种物理量类型。
42.参照图2，机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块的具体过程为：机器人本体软件调用数据映射绑定模块的参数申请接口，传入参数名称、参数类型；数据映射绑定模块对传入的参数名称、参数类型进行验证，验证失败则返回错误；验证成功，则创建对应类型的实例对象，并将参数名称与实例对象以键-值对形式存入数据映射绑定模块的参数映射库，返回机器人本体软件所需的实例对象。
43.参照图3，对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集的具体过程为：数据监管中心模块按照用户设定，传入所需的参数列表，参数列表中包含用户设定的所需参数；数据映射绑定模块读取选中的参数列表，并锁定参数映射库，防止数据被机器人本体软件修改，随后依次查询参数列表中的参数值并记录，完成读取后，解锁参数映射库并将读取的各参数值返回数据监管中心模块。
44.数据监管中心模块：用于按照用户设置的配置信息，调用数据映射绑定模块，实现数据映射绑定模块绑定的选中参数并行采集；参数采集后，将采集到的参数，通过数据传输模块进行数据传送，通过数据存储模块进行数据存储记录。本实施例中，数据监管中心模块按照设置的采集周期、触发条件及参数选中属性，对数据映射绑定模块中绑定的选中参数进行采样，记录某一时间各参数值，按照设备名称、时间戳进行打包，随后调用数据存储模块进行存储，调用数据传输模块进行发布。
45.数据存储模块：具有数据存储功能，供数据监管中心模块保存从数据映射绑定模块中获取的数据，数据存储模块的存储容量可由用户通过可视化前端模块设置；具有数据导出功能，供后端配置管理服务模块调用，导出生成的历史数据文件给后端配置管理服务模块。
46.代码生成模块：基于当前用户设置的配置信息，生成数据加载代码；本实施例中，代码生成模块提供一套代码功能，供后端配置管理服务模块调用，返回当前配置下数据加载代码。
47.数据加载代码：代码生成模块生成的代码，提供用户数据读取功能；数据加载代码初始化后，能够自动识别加载同配置参数下的历史数据文件，发现匹配的数据传输模块并建立连接，将接收到数据根据其数据源写入已有对应的历史数据文件或者创建新的历史数据文件。本实施例中，用户应用程序调用数据加载代码并初始化后，首先扫描导出的所有历史数据文件，验证通过后将所有历史数据文件进行加载，返回用户当前数据信息(设备数量，每台设备的数据量大小，时间区间等)；然后，创建数据订阅者来发现连接新增的机器人设备数据源；随后，用户应用程序即可输入指定批大小从缓存中读取数据，直至用户应用程序结束。当创建的数据订阅者匹配并连接数据发布者后，如有数据传入，再触发数据订阅者的数据回调函数，在该函数内首先判断新增数据来源哪台设备，如果当前缓冲区和历史数据文件中有记录，则将新增数据添加到数据缓存区和历史数据文件中，否则创建一个对应该设备的数据缓存区与历史数据文件。
48.历史数据文件：为数据存储模块产生的在机器人本体软件系统中的数据文件(机器人本体软件在机器人本体软件系统上运行)。可以导出到用户应用程序中，被数据加载代码识别加载。本实施例中，历史数据文件采用csv格式；第一列中存储数据的采集时间，后面分别是对应时间下用户选中的各项参数；文件命名采用[设备型号]_[设备sn号]_[配置时间]来进行命名。
[0049]
数据传输模块：按照用户设置的配置信息创建数据加载代码与数据传输模块间的安全链路，提供数据监管中心模块数据传输接口，将数据监管中心模块采集的数据传输到数据加载代码。本实施中，采用基于数据分发服务的订阅发布模型。
[0050]
本实施例之工业机器人数据同步采集加载系统如图4所示，包括n个中间件装置、n台机器人设备、机器人本体软件系统和用户应用程序，一个中间件装置与一台机器人设备对应连接，每台机器人设备安装有机器人本体软件，机器人本体软件在机器人本体软件系统上运行。
[0051]
本实施例之工业机器人数据同步采集加载方法，包括以下步骤：
[0052]
步骤s1：机器人本体软件系统中部署中间件装置，机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块，数据映射绑定模块对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集，各模块按照用户设置的历史配置信息运行。
[0053]
机器人本体软件中各个参数映射绑定到数据映射绑定模块具体过程为：机器人本体软件调用数据映射绑定模块提供的参数申请接口，传入参数名称、参数类型，数据映射绑定模块对传入的参数名称、参数类型进行验证，验证失败则返回错误；验证成功，则创建对应类型的实例对象。
[0054]
同步采集是指数据映射绑定模块在设定的时间段内不让机器人本体软件修改数
据，数据映射绑定模块在该时间段内按照传入的各个参数名称，依次采集机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数。
[0055]
对机器人本体软件中绑定到数据映射绑定模块的参数进行同步采集的具体过程为：数据监管中心模块按照用户设定，传入所需的参数列表，参数列表中包含用户设定的所需参数；数据映射绑定模块读取选中的参数列表，并锁定参数映射库，防止数据被机器人本体软件修改，随后依次查询参数列表中的参数值并记录，完成读取后，解锁参数映射库并将读取的各参数值返回数据监管中心模块。
[0056]
步骤s2：用户通过可视化前端模块与后端配置管理服务模块进行交互，查看当前配置信息及绑定的参数信息，重新设置配置信息，通过可视化前端模块将用户设置的配置信息发送至后端配置管理服务模块。
[0057]
用户设置的配置信息包括系统配置信息和数据采集配置信息。系统配置信息包括数据存储模块保存的数据大小及密钥信息，密钥信息为数据加载代码与数据传输模块间建立安全链路所使用的密钥信息；数据采集配置信息包括绑定的参数选中属性(参数都有选中和未选中两个状态，表示参数的选中状态)、采集频率、触发条件。
[0058]
步骤s3：后端配置管理服务模块接收可视化前端模块发送的用户设置的配置信息，基于当前用户设置的配置信息生成配置信息文件，并调用代码生成模块及历史数据文件，返回数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件至可视化前端模块。
[0059]
步骤s4：可视化前端模块接收后端配置管理服务模块返回的数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件，用户通过可视化前端模块导出数据加载代码、历史数据文件及配置信息文件；
[0060]
步骤s5：数据监管中心模块根据数据采集配置信息从数据映射绑定模块采集数据，实现数据映射绑定模块绑定的选中参数并行采集，参数采集后，将采集到的参数，通过数据传输模块进行数据传送，通过数据存储模块进行数据存储记录。
[0061]
步骤s6：数据存储模块接收数据监控中心模块传入的数据，并追加到历史数据文件中。
[0062]
步骤s7：数据传输模块按照用户设置的配置信息创建数据加载代码与数据传输模块间的安全链路，将数据监控中心模块传入的数据传输到数据加载代码。
[0063]
步骤s8：用户基于导出的数据加载代码与历史数据文件，连接机器人设备，将数据加载代码和历史数据文件集成到用户应用程序中，即可完成数据加载与在线更新。
[0064]
本发明能够保持原有业务逻辑和运行状态不变前提下，实现分布式机器人系统中运行数据同步采集与实时加载，方便集群机器人数据快速集成。与现有方案相比，本发明首先能够保证采集参数的同步性，其次通过辅助生成数据加载代码方式能够有效节约数据适配工作量，从而提高生产效率，有力地促进工业机器人产业发展，在数据驱动日益重要的智能化时代，具有显著的意义。
[0065]
本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
[0066]
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。