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
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: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。
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。
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,*后形成一个定制化的控制软件平台。
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
2)功能有限,难以扩展
3) 难以更新
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。
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本文摘自:网络 日期:2019-10-12
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