工业机器人控制系统架构介绍

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本文比较了机械臂和移动机器人两种工业机器人的控制系统方案,对其特点进行了介绍。以上分类是根据应用对象,此外,市面上更多的是通用型运动控制器,即控制非标设备的。1 控制器底层方案1.1 机械臂类机械臂类的控制器发展较早,相对成熟,先来看看现有的控制系统底层方案。1.2 移动机器人类移动机器人的控制器属于较新的方向,工业移动机器人有AGV、无人驾驶工程机械等形式,控制系统底层方案如下:1.3 对比机械臂对精度和运动稳定性的要求较高,因此计算量大、周期短,比移动机器人一般要高1到2个量级。移动机器人一般对同步精度要求不高,其配置相对较低。机械臂一般工作于固定的区域,其控制器通常放置于机箱内,因此防护等级不高,一般是IP20。移动机器人由于需要经常运动,尤其是室外工程机械,要考虑防水防尘,其防护等级较高,一般是IP67。2 CoDeSys介绍2.1 CoDeSys的组成你会发现,很多的机器人控制软件都是借助CoDeSys实现的,那么什么是CoDeSys呢?CoDeSys是一款付费的软PLC开发软件,简单来说,它包括两部分:DevelopmentSystem和RuntimeSystem。DevelopmentSystem就是用来编程的软件界面(就像VisualStudio、Eclipse等软件,也可以称为IDE),设计、调试、编译PLC程序都在IDE中进行,这部分是用户经常打交道的;PLC程序写好了以后,就要把它转移到硬件设备中运行。可是这时生成的PLC程序自己是无法运行的,它还要在一定的软件环境中才能工作,这个环境就是RuntimeSystem,这部分是用户看不到的。二者安装的位置通常不同,IDE一般安装在开发电脑上,RuntimeSystem则位于起控制作用的硬件设备上,二者一般使用网线连接,程序通过网线下载到Runtime中运行。CoDeSys在国内知名度不高,但是在欧洲久负盛名,尤其在工业控制领域。我们上面提到的很多机器人公司都使用了它的产品,例如KEBA、倍福、固高,还有几乎所有的移动机器人控制器厂家。设计CoDeSys的3S公司只卖软件,不卖硬件。硬件电路需要由用户自己设计,3S公司负责将RuntimeSystem移植到客户的硬件上。RuntimeSystem可以裸跑在硬件上,但一般是运行在操作系统上,配置操作系统也是客户的工作。如果客户要求,CoDeSys的IDE可以定制,换成客户的logo和外观,这就是为什么你会发现不同厂家的开发平台长得不一样,但风格又比较相似。当然,用户也可以使用其它IDE,例如倍福就使用了微软的VisualStudio,而背后的编译器等内核以及函数库仍然采用CoDeSys的方案。CoDeSys的Runtime具有强大的适应性,支持绝大多数的操作系统和硬件芯片架构。2.2 CoDeSysRuntime原理CoDeSys的IDE部分是免费的,你可以从其


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