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机器人中基于IPC运动控制卡的控制系统

2019-06-07 5人读过

机器人中基于“IPC+运动控制卡”的控制系统

基于“IPC(IndustrialPersonalComputer)+运动卡的模式”与“基于PC加运动卡的模式”的区别在于:机器人的运动学求解,轨迹规划与插补算法的计算等都在PC机上,减缓了运动控制卡的数据处理压力,而且整体的硬件结构简单,方便日后的升级。工控机能够运行于Windows或Linux主流的操作系统,并且能够在基于此操作系统上安装MicrosoftVisualC++、Qt等软件开发环境,以进行具有简单、界面友好的机器人控制软件的开发。此模式下的工控机与运动控制卡的分工明确。

基于这种模式目前国内外高校以及科研机构研究出了相应的成果。国内的华中科技大学的潘炼东154开发出了基于PC与PMAC的开放式控制系统。中国自动化沈阳自动化研究所开发了基于PC总线与CAN总线的SIASUN-06B机器人控制器。江南大学沈跃等[人在SIASUN-06B机器人的基础上采用PMAC替代了原有控制器,能够对伺服控制的位置控制及I/O逻辑顺序控制,完成对各个电机的速度环和电流环的控制。增强了系统的可拓展性、互操作性、可移植性与可增减性等方面的功能。

采用PC+I/O控制板的硬件结构,在开放式操作环境RTX+Windows实现对并联机器人的控制实验,实验结果表明系统具备稳定性与可靠性。国内的广州数控设备有限公司自主研发的六轴工业机器人采用基于RTX的控制系统架构,实现了六轴工业机器的点位与轨迹控制。该体系具备开放性与可拓展性,为机器人控制算法与功能拓展提供了基础。

许多大机器人生厂商例如KUKA也开发出了基于IPC与Windows操作系统的控制系统。在KUKA的控制系统中PC通过PCI/ISA总线将运动控制指令传输到多功能伺服控制卡进行电机驱动。该控制系统的特点是具备较好的开放性与柔性,支持多种常见的总线协议如PROFIBUS、DeviceNet与以太接口等。ABB的SIMATICWinAC采用了RTX实时拓展。WinAC具备良好的开放性,可以将逻辑控制、运动控制与视频采集等信息集成到一台PC机上。

基于“IPC+运动卡的模式”的控制系统,在硬件实现上显得更为简单,整个硬件系统具有紧凑性,同时又不失开放性与兼容性。同时由于工控机运行于通用性的Windows操作系统上,因此满足软件的通用性。机器的轨迹规划、直线插补改进等许多优秀的算法可以在不同机器人上应用,促进了机器人行业的发展。目前工控机结合运动卡是工业机器人控制技术发展的重要模式。