dnf机械机器人补丁_干货 | 详解工业机器人控制系统架构

机械臂和移动机器人两种工业机器人的特点你知道吗?下面我们对比一下二者的控制系统方案。

e17199457b19c8ab7252c166e83956d8.png

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。

c6fd6ff2fb8c5e54f67ca5e4b8b3a8f8.png

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:

3df9362d1d4a5690d7f1010e3b9dd704.png

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。

05fe1aab5c11a50e395348a7a84c24ca.png

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:Development System和Runtime System。Development System就是用来编程的软件界面(就像Visual Studio、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Runtime System,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,Runtime System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。

51cbbf23ccf534c96411de7c934b014c.png

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Runtime System移植到客户的硬件上。Runtime System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Visual Studio,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 CoDeSys Runtime原理

CoDeSys的IDE部分是免费的,你可以从其官网下载体验体验。真正收费的是运行系统Runtime System。

7d8a07be967b3694857ddc0c6891e8be.png

CoDeSys在设计之初就将功能划分为若干组件模块,例如总线协议栈、可视化界面、运动控制、安全控制等等,用户可以像搭积木一样选购必需的模块搭建自己的系统,最后形成一个定制化的控制软件平台。

一些初次接触软PLC的用户可能对这部分感到陌生,但其实这种设计方式非常普遍。举几个例子,MATLAB Simulink的实时工具箱(Real-Time)就是这样的工作方式,用户在Simulink的图形界面里通过拖拽设计控制程序,然后下载到真实的硬件中跑,可以在这里了解。

还有像倍福也是这样的使用方式,用户在TwinCAT IDE里进行编程,然后下载到倍福的控制器中,控制器里面其实已经预装了一个Runtime。西门子的STEP7也是一款IDE,它的PLC中也存在一个配套的Runtime。

用户编写的PLC程序就像我们电脑里的应用程序,它运行在Runtime System上,而Runtime System又运行在操作系统之上。

Runtime System位于应用程序和操作系统之间。所以可以被称为中间件(Middleware)。在机器人软件里面,处于同样地位的还有ROS、OROCOS(Real-Time Toolkit)等等。

机器人的控制,像数控机床一样,对实时性有要求,因此我们选择的操作系统最好是实时操作系统(RTOS)。遗憾的是,我们经常用的操作系统都不是实时的,例如Windows和Linux。但幸运的是,有人对它们进行了改造,也就是加入实时补丁。

常用的实时操作系统有:VxWorks、QNX、Windows RTX、Xenomai、RT Linux、Linux RTAI、WinCE、μC/OS、SylixOs等等。考虑到Windows和Linux这两款操作系统的用户较多,CoDeSys推出了相应的实时补丁(RTE),为用户免去了改造的烦恼。

2.3 CoDeSys的缺点

CoDeSys给我们开发控制器带来了便利,省去了从零开始的麻烦,但是依靠CoDeSys这类商业软件开发自己的控制器产品也存在不少的缺点:

1) 底层算法不公开

CoDeSys集成的运动控制组件、总线协议栈都是封装好的,用户无法了解其内部细节,也无法针对自己的具体需求进行定制优化,只能简单地调用。用户只能依附于CoDeSys平台,难以形成自己的核心技术。

2)功能有限,难以扩展

现在以机器视觉、人工智能、自动驾驶等为代表的新技术突飞猛进,而工业控制上的很多技术仍然停留在20年前。以移动机器人中的导航场景为例,基于视觉或者激光的导航方法需要采集大量的数据并对其进行处理,其中涉及相当多的矩阵计算。

而现在PLC只能进行落后的一维数字计算,难以实现复杂的算法。与人工智能圈子喜欢开源的风格正好相反,工业控制圈子相互封闭,谁都不肯开放自家的函数库,开源函数库极少(OSCAT),就连最基本的滤波算法、矩阵计算都要自己从头开始写。而且,国际标准提供的基本函数太过有限,完全无法适应新的场景,急需扩展。

3) 难以更新

由于完全依赖CoDeSys,客户自己产品硬件的升级换代需要重新定制移植,导致成本增加。

3 开源方案

目前存在一些开源的控制系统方案,例如Beremiz、Orocos、OpenPLC、OpenRTM、ORCA。

开发机器人控制器是个繁重的工作,要明确一系列性能要求,首先是实时性。

实时性对于工业机器人来说一般是必须的,对于服务或娱乐机器人则未必。一般人很容易错把“实时性”理解为处理或者响应速度快,但是其实“实时性”表示时间上的“确定性”,例如实时操作系统(RTOS)中的中断响应或者进程切换的延迟时间一定是在一个时间范围内。

我们常用的操作系统(Windows、Linux)都不是实时操作系统,因为它们设计的初衷是吞吐量,不能保证每个事件都在一定范围内得到处理。再比如,标准以太网的传输速度比实时工业以太网快多了,但是它也却不是实时的,因为它同样不能保证数据在给定的时间内完成传输。

理解实时性不太难,可是机器人哪些的任务需要实时运行呢?如何根据机器人的性能要求确定程序运行的时间间隔呢(是1ms还是10ms)?实时性取决于硬件还是软件呢?

如何根据实时性选择具体的软硬件呢(该选择ARM还是X86、Linux RTAI还是VxWorks)?网上缺少这方面的深入讨论,各大机器人厂家也不会公开自己的测试和试验结果,似乎这方面主要依靠经验和试错。

这里也只能提供几个指标,目前工业机械臂的控制周期是1ms左右,性能较高的伺服驱动器位置环的控制周期可以达到125[Math Processing Error] mu sμs。

PLCopen定义了伺服和运动控制的一些标准,包括编程语言、运动控制基础函数块(Function Block)、输入输出接口的参数等[Math Processing Error] ^{[3]}

[3]具体的实现代码细节,这个是由各个厂家提供的。

免责声明:以上内容来自网络,仅供交流学习之用。如有任何疑问或异议,请留言与我们联系。

来源: 网络整理 中国机器人网

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/526091.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

项目的ar指什么_AR眼镜显示测评标准解读——概述

AR眼镜检测哪些AR眼镜作为近眼显示设备的一种,运用其显示系统实现了虚拟信息与真实世界相叠加的效果;AR眼镜显示性能指标影响着AR产品实际的体验效果。因此,如何客观评价AR眼镜显示技术指标尤为重要。AR眼镜的性能特征和技术参数主要包括光学…

我的JAVA

一、了解Java Java是一门重编译语言,它本身就包含了许多类库、特性,再加上它所衍生出来的相关产品,是一个很庞大的语言体系,拥有无数分支,核心是JDK和JRE。 JDK,英文全称是Java Development Kit&#xff0c…

11下滑半个屏幕_努比亚发布手表手机:柔性屏幕,体积感人

2月26日凌晨,努比亚在MWC2019展会上召开新品发布会,全新的柔性屏“腕机”努比亚α正式与我们见面。努比亚α采用一块960*192分辨率的4英寸柔性屏,视野比手表类产品更广阔。同时为了让弯折的过程中不易出现起皱等问题,努比亚还使用…

Java-02

JAVA工作方式 源程序(myProgram.java) – > 编译(javac myProgram.java) -> JAVA字节码(myProgram.class) ->运行(java myProgram) 指令: 编译时:javac(compiler) 文件名运行时:java 文件名 JAVA的程序结构 源文件>类>方法&…

关于数组的下标越界

数组是用来存储数据的。数组是定长的连续的内存片段。因为数组的定长性,我们可以对数组进行多种操作。本篇记录的就是因为数组的定长性引起的下标越界问题。 首先,我们定义一个数组。 int a new int [5];这表示我们定义了一个Int 型,长度为5的…

开机一直转圈_电脑开机后网络一直转圈,程序也打不开?

问题描述:最近,笔记本电脑开机之后,网络图标一直转圈,任何应用程序也打不开,开机关机还是可以的,之前是偶尔发生这种情况,然后重启一下或许就行了,但最近每次开机都是这个情况&#…

JAVA出现空指针异常(初学者)

在初学JAVA时,讲到面向对象就会出现空指针异常的情况。这是很常见很普通的错误,鉴于最近代码报错都是这个原因。 故收集一些资料方法备用。(java.long.nullpointerexception 空指针异常) 在面向对象的语言中,指针也是…

斯皮尔 皮尔森 肯德尔_一起来学应用统计学(全部)(二)持续更新

应用统计基本内容(简略版)描述统计:统计图表,集中趋势(平均数,中数,众数),离散趋势(极差,离均差,平均差,方差,标准差,差异系数,z分数)数学基础(概…

java.lang.StackOverflowError递归的栈溢出错误

递归在JAVA中是指方法本身调用自己,以此来解决问题普通循环不太容易解决的问题。 递归能解决一些特定的问题,但相对的也有其缺点。递归运行速度较慢,在递归调用过 程中系统为每一层返回点,局部量等提供栈来存储。因为这个特性&a…

19生成材料清单_SOLIDWORKS 钣金装配体材料明细表扩展应用

【问题描述】:我们都知道,SOLIDWORKS装配体可以直接生成材料明细表,我们可以通过材料明细表查看详细的零件属性。例如零件名称、数量和材质等等。对于只包含钣金零件的装配体,我们是否可以在装配体材料明细表中表示钣金零件的展开…

初学JAVA,javaoo小结

一,面向对象的四个特征1,封装:把类中的数据私有化 ,提供get 和set 方法 ,重写toStirng 方法 写无参构造方法 2,子类继承父类 ,继承父类的一切非私有方法和属性,调用父类的无参构造方…

http请求502_从知乎页面的502说一说测试人员应该知道的HTTP协议状态码!

从3.22开始,知乎网站的运行就出问题,总是弹出502页面。到3.23,竟然更大面积的出现502,甚至连手机APP的界面也是如此。那么当这种情况出现的时候,站在用户的立场上?他们怎么能够知道这是怎么回事儿&#xff…

odoo12 日历模块_odoo12

【3个月学odoo12源码】一、开篇2021-01-06 07:33:03年初计划,用三个月的时间过一遍odoo12的源码,为什么是12版本,因为一直接触的这个版本,其他的版本先不求跟进了。计划开展的模式是按照源码中必要的文件逐个过,每个人…

JAVAOO难以理解的部分

JAVA虽然是一门高级语言,在逻辑上相比汇编语言更接近人类语言,但是对于初学者, 一样有不少难以理解部的分。遇到在第一个坎就是在基础部分在流程控制语句里,尤其是碰到多重循环, 再加上if判断,等理清楚了…

python整数转字节数组_【转】Python内置函数(7)——bytearray

英文文档&#xff1a;class bytearray([source[, encoding[, errors]]])Return a new array of bytes. The bytearray class is a mutable sequence of integers in the range 0 < x < 256. It has most of the usual methods of mutable sequences, described in Mutabl…

数据库常见相关问题

1.SQL中in有什么作用&#xff1f;NOT IN呢&#xff1f; exists : 强调的是是否返回结果集&#xff0c;不要求知道返回什么, 比如&#xff1a; select name from student where sex m and mark exists(select 1 from grade where ...) ,只要exists引导的子句有结果集返回&…

sockert组成部分_Linux TCP/IP 协议栈的关键数据结构Socket Buffer(sk_buff )

sk_buff结构可能是linux网络代码中最重要的数据结构&#xff0c;它表示接收或发送数据包的包头信息。它在skbuff.h中定义&#xff0c;并包含很多成员变量供网络代码中的各子系统使用。 这个结构在linux内核的发展过程中改动过很多次&#xff0c;或者是增加新的选项&#xff0c;…

docker 封装sql_docker封装mysql镜像

docker封装mysql镜像发布时间&#xff1a;2020-03-13 12:18:07编辑&#xff1a;admin阅读(967)一、概述直接使用官方的镜像docker pull mysql:5.7但是mysqld.cnf并没有优化&#xff0c;还是默认的。二、封装镜像创建目录# dockerfile目录mkdir -p /opt/dockerfile/mysql# 持久化…

怎么看vray渲染进度_3dmax渲染怎么看渲染时间

回答&#xff1a;如果你用VRAY渲染器的话&#xff0c; 按下F10在渲染选项卷展栏里--渲染器--VRAY系统---帧标记勾选,后面的文字是very的版本信息时间等&#xff0c;你可以对这些文字进行修改&#xff0c;那个rune time&#xff0c;是渲染时间。【3DMAX 2009最终渲染输出设置参数…

apache mysql 登陆_Apache站点,注册登陆功能的实现

$loginmsg 去登陆...;//账户验证if ($_POST[userName]) {$host "127.0.0.1";//mysql主机地址$user "root"; //mysql 登录账户$pwd "949969709"; //mysql登录密码//连接数据库$conn mysqli_connect($host, $user, $pwd);//判断if (!$conn) {di…