工業(yè)機(jī)器人開放式控制系統(tǒng)的相關(guān)探討

王勇軍

摘 要 隨著我國科技的不斷發(fā)展，社會(huì)越來越多的行業(yè)開始運(yùn)用機(jī)器人來提高工作效率，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造，尤其是我國的工業(yè)對(duì)于制造效率的要求越來越高，工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行當(dāng)中最為重要的就是控制系統(tǒng)，我國對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究制造水平也是建立在控制系統(tǒng)之上的，基于此，本文將淺談工業(yè)機(jī)器人的開放式控制系統(tǒng)，淺談如何實(shí)現(xiàn)開放式控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 工業(yè)機(jī)器人;開放性;控制系統(tǒng)

我國的工業(yè)制造逐漸走向現(xiàn)代化，因此也就加快了對(duì)機(jī)器人的研究制造速度，要求工業(yè)機(jī)器人能夠適應(yīng)更多的場景，具有更強(qiáng)的柔性以及更好的編程環(huán)境。機(jī)器人技術(shù)能夠體現(xiàn)出我國機(jī)電一體化的程度，機(jī)器人制造也是最具有前瞻性和戰(zhàn)略性的高科技領(lǐng)域，在未來將成為最具有發(fā)展性的領(lǐng)域之一。

1硬件體系

1.1 結(jié)構(gòu)方案

在現(xiàn)階段，我國的技術(shù)人員經(jīng)過長期的發(fā)展和研究，工業(yè)機(jī)器人的開放式控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了基本的形成，在控制系統(tǒng)的研發(fā)過程中分為硬件體系和軟件體系，這兩種體系在控制系統(tǒng)中都有不同的職責(zé)和職能。

1.2 硬件結(jié)構(gòu)

開放式控制系統(tǒng)中使用的硬件結(jié)構(gòu)為PMAC，這是一種多任務(wù)計(jì)算器，即在進(jìn)行多項(xiàng)任務(wù)時(shí)，能夠借助同一臺(tái)計(jì)算器得到完成。同時(shí)，多任務(wù)計(jì)算器還能夠?qū)θ蝿?wù)的解決順序進(jìn)行科學(xué)的排序，能夠在眾多任務(wù)中按照任務(wù)的輕重緩急進(jìn)行排序，這樣就能夠使重要的任務(wù)更快地完成。PMAC具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在工作時(shí)能夠控制電機(jī)，同時(shí)也能夠在多個(gè)硬件平臺(tái)上適應(yīng)。除此之外，PMAC計(jì)算機(jī)在檢測元件時(shí)，能夠更加快速的反饋出元件的信息。

工業(yè)PC機(jī)在與示教盒進(jìn)行通訊時(shí)，使用的一般都為USB。通過示教盒，用戶就能夠完成操作機(jī)器人系統(tǒng)的工作。機(jī)器人之間的通訊一般都經(jīng)過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行。

PC機(jī)與PMAC之間的通訊分為兩種方式，分別為DPRAM和PCI。DPRAM的通訊方式的優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行數(shù)據(jù)存取工作時(shí)可以不用經(jīng)過通訊口發(fā)送命令。這樣就能有效提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率，并且能夠減少等待時(shí)間。命令發(fā)送以后，數(shù)據(jù)就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的存儲(chǔ)。主機(jī)運(yùn)用DPRAM的方式不僅能夠提高下載速度，并且數(shù)據(jù)的重復(fù)性也不會(huì)受到限制。

PMAC運(yùn)動(dòng)程序同樣也可以完成，控制伺服軸的工作，PC機(jī)與DPRAM之間存在一定的差異性，擔(dān)任的工作職能也有區(qū)別。PC機(jī)一般要對(duì)上層進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，通過轉(zhuǎn)換器就能把上層運(yùn)動(dòng)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為操作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的控制，使工業(yè)機(jī)器人能夠與PMAC計(jì)算機(jī)連接，PAMC就可以接收到運(yùn)動(dòng)程序，因此伺服運(yùn)動(dòng)就能夠通過PMAC來實(shí)現(xiàn)[1]。

2軟件體系

2.1 體系結(jié)構(gòu)

隨著我國工業(yè)化的水平越來越高，有越來越多的人開始參與到工業(yè)機(jī)器人開放式控制系統(tǒng)的研究當(dāng)中。針對(duì)軟件控制體系，有許多研究人員都提出了自己獨(dú)特的見解和觀點(diǎn)。在國外，有許多研究人員在構(gòu)建軟件體系結(jié)構(gòu)時(shí)采用的是功能性分層式的這種體系結(jié)構(gòu)能夠?qū)I(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行分層，但是一般要保留中心決策層。在工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)當(dāng)中，功能型分布式的體系結(jié)構(gòu)主要需要完成以下工作任務(wù)：首先，能夠統(tǒng)一調(diào)配不同功能的控制模塊，隨后再傳送數(shù)據(jù)資源到系統(tǒng)當(dāng)中，使系統(tǒng)能夠接收到關(guān)鍵的數(shù)據(jù)資源。其次，有效的控制服務(wù)系統(tǒng)，等機(jī)器人成功的接收到服務(wù)請(qǐng)求后，就會(huì)把服務(wù)供給模塊和發(fā)送方之間相互連接起來。最后，能夠及時(shí)調(diào)整應(yīng)用模塊錢根據(jù)用戶的需求以及實(shí)際的使用情況，不斷的調(diào)試應(yīng)用模塊的位置，使其能夠更好地適應(yīng)用戶的需求。

ORC是一種能夠面向多種用戶的軟件體系結(jié)構(gòu)，能夠?qū)τ脩舻牟煌瑢哟蔚男枨筮M(jìn)行考察，把工業(yè)機(jī)器人的編程、控制框架進(jìn)行集成。復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以在ORC的作用下得到劃分，使劃分得到的每個(gè)部分都變成可處理的，于是就可以形成多種層次模型。開放性控制系統(tǒng)經(jīng)過ORC的劃分后，就形成了用戶、應(yīng)用和系統(tǒng)這三個(gè)層次，為了能夠更好地呈現(xiàn)出系統(tǒng)的應(yīng)用功能，在每個(gè)模塊之間采用的編譯方式也存在差異性。在科學(xué)洗技術(shù)不斷提高的背景下，工業(yè)機(jī)器人逐漸開始走向新的高度，科技人員也不斷更新軟件的體系結(jié)構(gòu)框架。

2.2 模塊說明

我國的工業(yè)機(jī)器人軟件控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟，在應(yīng)用時(shí)，科研人員需要構(gòu)建出一套完整的模型，操作者把指令發(fā)送到終端用戶層，信息可以通過終端用戶層傳遞到系統(tǒng)層，最后再到伺服層，伺服層可以把信息再傳送至工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)指令的傳遞。在這個(gè)工作流程中，系統(tǒng)層依然通過USB與示教盒之間進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)的傳遞可以通過終端控制層進(jìn)行，指令在系統(tǒng)層被轉(zhuǎn)化成機(jī)器人的任務(wù)語言，伺服層則是負(fù)責(zé)對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。

為了能夠簡化工作流程，用戶就可以在實(shí)際操作中使用不同的計(jì)算機(jī)。工業(yè)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自身功能，就需要系統(tǒng)層、終端用戶層和伺服層這三種計(jì)算機(jī)之間的良好配合。這三種計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)分別為WINDOWSXP、WINDOWSCE和PMAC的操作系統(tǒng)。工作人員要以實(shí)際需求為基礎(chǔ)，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的功能，在硬件、軟件環(huán)境的不同層次中進(jìn)行優(yōu)化？一般還要把層次交互的部分提取出來，使其成為一個(gè)遠(yuǎn)程程序集。

從操作者的角度來看，軟件系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)可以被劃分成四個(gè)部分，這四個(gè)模塊分別為控制軟件系統(tǒng)的狀態(tài)、控制和工藝參數(shù)的系統(tǒng)管理模塊、完成示教檢查、示教編程以及工作再現(xiàn)的系統(tǒng)加工模塊、監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，診斷故障，判斷設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行判斷的系統(tǒng)監(jiān)控模塊、完成文件管理、系統(tǒng)調(diào)試等工作的輔助功能模塊。這四種模塊的應(yīng)用就可以有效地提高工作的準(zhǔn)確性，使系統(tǒng)加工的有效性可以得到進(jìn)一步的提高，在運(yùn)行當(dāng)中對(duì)可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，判斷當(dāng)前機(jī)器人的工作狀態(tài)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的正常運(yùn)行有著重要的意義[2]。

3結(jié)束語

綜上所述，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，科技、信息水平得到了飛速的提高，工業(yè)機(jī)器人也變得越來越智能化，能運(yùn)用到更多的社會(huì)行業(yè)當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人開放式的控制系統(tǒng)能夠有效地使機(jī)器人的工作效率得到提高，提升機(jī)器人的價(jià)值，使工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)得到不斷的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 王振華，許琳娜，蘭雪艷.基于WinCE的開放式6R工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2018（6）：76-80.

[2] 楊亞.基于MFC控制程序的開放式工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（24）：18-19.