工業(yè)機(jī)器人控制器實(shí)時(shí)多任務(wù)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人控制器作為工業(yè)機(jī)器人三大核心部件之一，良好的通用性和靈活的拓展性是其系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。本文圍繞工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化需求，系統(tǒng)地研究了基于開(kāi)源RTOS、支持組態(tài)編程功能的通用型機(jī)器人控制器系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先綜述了國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人控制器技術(shù)研究現(xiàn)狀，闡述了基于軟PLC并結(jié)合高速伺服總線的多軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及其特點(diǎn)。然后，在分析了工業(yè)機(jī)器人控制器基本功能需求和性能要求的基礎(chǔ)上，給出了基于EtherCAT總線

2、的開(kāi)放式控制器系統(tǒng)構(gòu)架，控制器軟件基于Linux/Xenomai雙內(nèi)核實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，遵循模塊化的設(shè)計(jì)思想，以軟PLC（邏輯與過(guò)程控制功能）和RC（機(jī)器人控制功能）為核心構(gòu)成實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，并借助EtherCAT開(kāi)源協(xié)議棧代碼，將EtherCAT軟主站模塊集成于機(jī)器人控制器系統(tǒng)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)控制器與機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、I/O系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互。
　　文中結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制需求，論述了RC進(jìn)程任務(wù)中三個(gè)線程級(jí)子任務(wù)的設(shè)計(jì)原理，并詳細(xì)給出了

3、負(fù)責(zé)機(jī)器人程序解釋執(zhí)行的機(jī)器人語(yǔ)言解釋器任務(wù)、面向具體機(jī)器人模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算處理的插補(bǔ)運(yùn)算器任務(wù)、以及通過(guò)消息機(jī)制實(shí)現(xiàn)RC系統(tǒng)任務(wù)運(yùn)行控制并能根據(jù)示教盒操作完成機(jī)器人示教/再現(xiàn)功能的RC運(yùn)行管理任務(wù)的實(shí)現(xiàn);接著針對(duì)機(jī)器人控制器的伺服通信需求，論述了基于EtherCAT軟主站的設(shè)備接口層設(shè)計(jì)原理，并詳細(xì)給出了伺服設(shè)備接口任務(wù)和I/O設(shè)備接口任務(wù)的實(shí)現(xiàn);然后在闡述了控制器系統(tǒng)任務(wù)的基本運(yùn)行管理原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了基于Xenomai系統(tǒng)