一、系统架构

控制器由硬件及软件两部分组成。

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_算法

控制器硬件核心在于芯片,为了保证控制系统具有足够的计算与存储能力,目前工业机器人控制器多采用计算能力较强的ARM 系列、DSP 系列、Intel 等系列芯片。

软件包括操作系统和算法库两部分。

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_工业机器人_02

机器人的操作系统对实时性有较高要求,例如Windows和Linux等通用操作系统都不是实时操作系统,工业机器人有专用操作系统包括VxWorks(嵌入式实时操作系统)、Windows CE、嵌入式Linux、μC/OS-Ⅱ以及通用ROS 平台等,其中Windows CE、嵌入式Linux、μC/OS-Ⅱ以及通用ROS 平台为使用较多的开源操作系统。其中VxWorks在军事和工业应用较多,例如被应用于战斗机和火箭上。

算法库又包括底层算法库以及应用工艺算法。

底层算法库的运动学控制算法即规划运动点位,负责控制工业机器人末端执行器按照规定的轨迹达到指定地点。动力学算法负责识别每一个姿态下机身负载物的转动惯量,使其保持最优化输出的状态。

应用工艺算法即二次开发,针对不同行业的应用工艺算法,只有在掌握底层算法的基础上才能较好地实现应用工艺算法。

现在驱控一体化是轻载型工业机器人的主要方向,基于现场总线的控制系统由控制模块、驱动模块和示教模块三部分组成,三者间的信号传输由电缆或网线完成。

因不同品牌的机械手架构实现方式不一样,编程语言不一样,操作界面不一样,在这篇文章中做一个简单的对比。

品牌

架构

操作系统构成

应用编程语言

优势

abb

x86

VxWorks

Rapid

控制算法

库卡

x86

Windows+VxWorks

KUKA ROBOT language


fanuc

未知

fanuc自研

KAREL

产业整合

二、严谨的abb机器人

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_编程语言_03

abb具有PC SDK开发接口,方便开发。而且文档非常丰富,不管是内容的充实度还是排版都易于让人学习。

ABB现款IRC5的主控制器采用了x86架构。

运行VxWorks系统,负责机器人任务规划、外部通信、参数配置等上层任务。

伺服驱动部分由单独的Axis Computer完成,配备独立的放大模块。

示教器FlexPendant采用Arm+WinCE的方案,通过TCP/IP与主控制器Main Controller通信。

系统稳定、算法强大;碰撞检测灵敏,为预防硬件损害起到很逗作用;低温运行正常。不过价格相应的稍贵。

三、时尚的kuka机器人

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_机器人系统的架构图_04

KUKA的新一代控制器称为KR C4,其同样采用了软PLC的方案。该方案由KW公司提供,软PLC由IDE部分(被称为Multiprog)和Runtime(被称为ProConOS)组成。

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_机器人系统的架构图_05


ProConOS由C#开发。ProConOS Runtime同样运行在VxWorks之上,它们安装在控制器硬件中,其硬件采用了Intel双核CPU。

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_算法_06

低于0摄氏度,会有开不了机的情况,故障率稍高,无开放的接口。

四、统一的fanuc机器人

机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_机器人系统的架构图_07


机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_机器人系统的架构图_08


机器人系统的架构图 机器人系统软件架构_算法_09


FANUC通过它偏低的价格、超高的利润率(20%以上),证明了专注和产业链整合的力量。虽说无开放的接口,不过产品丰富,可以提供70多个选项包,平台统一。

但有点不爽的是,FANUC开放的文档太少了,偏保守,不利于用户学习。

FANUC 机器人系统的KAREL系统由机器人,控制器和系统软件组成。它使用用KAREL编程语言编写的程序来完成工业任务。

KAREL可以操作数据,控制和与相关设备进行通信并与操作员进行交互。

配备KAREL的系统 R-30iA 控制器可与各种机器人模型配合使用,以处理各种应用。这意味着常见的操作,编程和故障排除程序以及更少的备件。

KAREL系统扩展到包括全系列支持产品,如整体视觉,离线编程和特定于应用的软件包。

以上就是本篇的全部内容!