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工业机器人控制系统体系结构研究和发展方向-天博平台

发布时间:2021-01-19    来源:天博官网74598

本文摘要:为了保证系统具备充足的计算出来与存储能力,目前机器人控制器多使用计算能力较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片构成。在开放式控制器体系结构研究方面,有两种基本结构,一种是基于硬件层次区分的结构,该类型结构比较简单,在日本,体系结构以硬件为基础来区分,如三菱重工株式会社将其生产的PA210可携带式标准化智能臂式机器人的结构区分为五层结构;

硬件

1、工业机器人控制系统硬件结构控制器是机器人系统的核心,国外有关公司对我国实施森严封锁。近年来随着微电子技术的发展,微处理器的性能更加低,而价格则更加低廉,目前市场上早已经常出现了1-2美金的32位微处理器。高性价比的微处理器为机器人控制器带给了新的发展机遇,使研发低成本、高性能的机器人控制器沦为有可能。为了保证系统具备充足的计算出来与存储能力,目前机器人控制器多使用计算能力较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片构成。

此外,由于有数的标准化芯片在功能和性能上无法几乎符合某些机器人系统在价格、性能、集成度和模块等方面的拒绝,这就产生了机器人系统对SoC(SystemonChip)技术的市场需求,将特定的处理器与所必须的模块构建在一起,可简化系统外围电路的设计,增大系统尺寸,并降低成本。例如,Actel公司将NEOS或ARM7的处理器内核构建在其FPGA产品上,构成了一个原始的SoC系统。在机器人运动控制器方面,其研究主要集中于在美国和日本,并有成熟期的产品,如美国DELTATAU公司、日本朋立株式会社等。

其运动控制器以DSP技术为核心,使用基于PC的开放式结构。2、工业机器人控制系统体系结构在控制器体系结构方面,其研究重点是功能区分和功能之间信息互相交换的规范。在开放式控制器体系结构研究方面,有两种基本结构,一种是基于硬件层次区分的结构,该类型结构比较简单,在日本,体系结构以硬件为基础来区分,如三菱重工株式会社将其生产的PA210可携带式标准化智能臂式机器人的结构区分为五层结构;另一种是基于功能区分的结构,它将软硬件一起考虑到,其是机器人控制器体系结构研究和发展的方向。3、控制软件研发环境在机器人软件开发环境方面,一般工业机器人公司都有自己独立国家的研发环境和独立国家的机器人编程语言,如日本Motoman公司、德国KUKA公司、美国的Adept公司、瑞典的ABB公司等。

很多大学在机器人研发环境(RobotDevelopmentEnvironment)方面有数大量研究工作,获取了很多开放源码,可在部分机器人硬件结构下展开构建和掌控操作者,目前已在实验室环境下展开了许多涉及实验。国内外现有的机器人系统研发环境有TeamBots,v.2.0e、ARIA,V.2.4.1、Player/Stage,v.1.6.5.1.6.2、Pyro.v.4.6.0、CARMEN.v.1.1.1、MissionLab.v.6.0、ADE.V.1.0beta、Miro.v.CVS-March17.2006、MARIE.V.0.4.0、FlowDesigner.v.0.9.0、RobotFlow.v.0.2.6等等。

从机器人产业发展来看,对机器人软件开发环境有两方面的市场需求。一方面是来自机器人最终用户,他们不仅用于机器人,而且期望需要通过编程的方式彰显机器人更好的功能,这种编程往往是使用可视化编程语言构建的,如乐高MindStormsNXT的图形化编程环境和微软公司RoboticsStudio获取的可视化编程环境。4、机器人专用操作系统(1)、VxWorks,VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计研发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS),是Tornado嵌入式研发环境的关键组成部分。

VxWorks具备可剪裁微内核结构;高效的任务管理;灵活性的任务间通信;微秒级的中断处置;反对POSIX1003.1b动态拓展标准;反对多种物理介质及标准的、原始的TCP/IP网络协议等。(2)、WindowsCE,WindowsCE与Windows系列有较好的兼容性,毫无疑问是WindowsCE推展的众多优势。WindowsCE为创建针对携带型设备、无线设备的动态应用程序和服务获取了一种功能丰富的操作系统平台,它能在多种处理器体系结构上运营,并且一般来说限于于那些对内存占用空间具备一定容许的设备。

控制器

(3)、嵌入式Linux,由于其源代码公开发表,人们可以给定改动,以符合自己的应用于。其中大部分都遵守GPL,是对外开放源代码和免费的。可以稍作改动后应用于用户自己的系统。有可观的开发人员群体,需要专门的人才,只要不懂Unix/Linux和C语言才可。

反对的硬件数量可观。嵌入式Linux和普通Linux并无本质区别,PC上中用的硬件嵌入式Linux完全都反对。

而且各种硬件的驱动程序源代码都可以获得,为用户撰写自己专有硬件的驱动程序带给相当大便利。(4)、mu;C/OS-Ⅱ,mu;C/OS-Ⅱ是知名的源代码公开发表的动态内核,是专门嵌入式应用设计的,可用作8位,16位和32位单片机或数字信号处理器(DSP)。它的主要特点是公开发表源代码、可移植性好、可烧结、可剪裁性、潘顿式内核、可确定性等。(5)、DSP/BIOS,DSP/BIOS是TI公司尤其为其TMS320C6000TM,TMS320C5000TM和TMS320C28xTM系列DSP平台所设计研发的一个尺寸可剪裁的动态多任务操作系统内核,是TI公司的CodeComposerStudioTM开发工具的组成部分之一。

DSP/BIOS主要由三部分构成:多线程动态内核;动态分析工具;芯片反对库。利用实时操作系统研发程序,可以便利较慢的研发简单的DSP程序。

控制器

5、机器人控制器通信总线技术目前国际上还没专用于机器人系统中的控制器通信总线,在实际应用于过程中,一般来说根据系统市场需求,把常用的一些总线,如以太网、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用作机器人系统中。当前大部分通信掌控总线可以概括为两类,即基于RS-485和线驱动技术的串行总线技术和基于动态工业以太网的高速串行总线技术。


本文关键词:天博官方网站,性能,结构,机器人,环境

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