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摘要：我國社會經濟不斷發展，科學技術水平顯著提升，在現代信息技術迅猛發展的背景下，工業機器人數量明顯增多。工業機器人具有開放性特征，現具體探討工業機器人的開放式控制系統，希望能為相關人士提供一些參考。

關鍵詞：工業機器人；開放性；控制系統

引言

進入新世紀以來，我國的工業生產水平不斷提升，同時工業機器人的研制取得了顯著成效。為了適應現代化工業生產，需要對工業機器人進行柔性控制，提供良好的編程環境，使工業機器人適用于不同的場合。為了發揮工業機器人的應用效果，需要采用機器人控制系統，形成多元化的軟件功能模塊。機器人開放式控制系統的應用效果較好，可維護性較強，利用它可以根據工業機器人的應用需要調整功能模塊，對工業機器人的運動軌跡進行合理規劃。

1硬件體系

1.1結構方案就目前來看，當前我國工業機器人的開放式控制系統基本形成。在控制系統形成的過程中，軟件體系和硬件體系承擔著不同的工作職能。工業機器人開放式控制系統的硬件體系主要分為以下兩類：第一類硬件體系結構以VME總線為基礎，第二類硬件體系結構以PC總線為基礎。后一種硬件體系結構采用了兩種工作形式：第一種是IPC機加運動控制接口卡。接口卡本身并沒有中央處理器，因此只能對關節量數據進行獲取，并將獲取的關節量數據傳送到IPC機之中。IPC機對數據進行計算，得出控制量，并通過接口板對其進行轉換，使其成為伺服電機的控制量。工業機器人具有實時性，因此IPC機往往形成了實時的操作系統，如WINDOWSCE等操作系統。除了上述具體化的操作系統外，也可以采用一般的操作系統，加上實時擴展環境，形成系統完備的軟件開發環境，獲取更加豐富的資源。IPC機加運動控制接口卡構建的控制系統有其優勢特征，如靈活性較強、拓展能力較強等，但是該控制系統的開發難度比較大，價格也比較昂貴。第二種是IPC機加上運動控制卡[1]。近幾年來，我國的科學技術突飛猛進，以DSP為核心的運動控制卡得到優化，其商品性特征更加突出。以DSP為核心的運動控制卡可以對多軸運動進行控制，使其在一塊卡上實現集成。運動控制卡可以實時完成伺服運動的控制，IPC機則擔任系統管理、狀態監控等職責。與第一種工作形式相比，IPC機加上運動控制卡的形式實效性更強，因此可以選用WINDOWSXP的控制系統，開展工業機器人控制系統的研究。

1.2硬件結構PMAC是多任務計算機，可以在同一臺計算機上實時完成多項任務，并對任務進行科學排序，優先解決重要任務，完成伺服運動控制的細節。PMAC的適應性非常強，可以對電機進行有效控制，適應多種硬件平臺。在PMAC計算機的作用下，檢測元件的反饋信息更加及時。示教盒和工業PC機相互連接，二者在USB的功用下實現信息交換。示教盒對工業機器人控制系統產生重要作用，機器人和機器人之間的連接通過以太網進行。多任務計算機和工業PC機聯系在一起，二者的通信主要通過PCI總線方式完成，有時也通過DPRAM方式完成。采用后一種方式，數據存儲的速度將明顯加快，而且不需要較多的等待時間。在發送命令之后，數據自動存儲。多任務計算機有著重要的信息反饋功能，可以對重要數據信息進行反饋。用戶可以通過使用多任務計算機的M變量來指定寄存器，寄存器在DPRAM中。主機使用這一方式可以快速下載數據，且數據下載的重復性不會受到限制。多任務計算機獲得狀態信息，相關人員可以依靠狀態信息判斷伺服電機的運行情況、伺服電機的位置、系統運行的速度等，提升工業機器人控制系統的工作效率[2]。在對伺服軸進行控制時，應該充分利用多任務計算機的運動程序。工業PC機和多任務計算機擔任的工作職能有所不同，前者需要完成上層運動規劃，并通過解釋器來轉換工業機器人的操作指令，實現工業機器人和多任務計算機的連接。將多任務計算機的運動程序下載下來，執行工業機器人的操作指令，可以完成伺服運動行為。使用多任務計算機的ACC-32AA板可以對工業機器人本體數據進行輸入和輸出。在處理數據時，可以將其傳送到PC機上，這樣可以適應不同的運動控制卡。

2軟件體系

2.1體系結構進入工業化時代之后，不同學者對工業機器人軟件控制體系結構提出了自己的觀點和意見。國外很多學者構建了功能型分層式的體系結構，對工業機器人控制系統的功能進行了分層，但是保留中心決策層。分布式功能層在工業機器人控制系統中主要擔任如下的工作任務：第一，對不同功能的控制模塊進行統一調配，對數據資源進行傳送，將關鍵數據資源發送到系統中。第二，對系統服務進行有效控制，當接收服務請求后，會實現發送方和服務供給模塊的相互連接。第三，對應用模塊進行調整，充分滿足用戶需求，對應用模塊的位置進行調試。通用模塊的功能不同，其組合之后的功能也呈現出較大的差異性。在模塊執行時，可以應用POSTER進行數據交換。POSTER是一種可以共享的存儲器，這一共享存儲器適用于系統內部的所有組件，其結構化特征也比較明顯。在POSTER的作用下，數據的連續性得以公開。ORC是軟件體系結構，這一軟件體系結構面向不同用戶，考察了用戶的層次需求，集成了工業機器人的控制框架、編程框架等。ORC這一體系結構對復雜系統進行了劃分，將復雜系統分成了不同的可處理部分，每個部分有接口，形成了不同的層次模型。ORC的模型對控制系統進行了劃分，控制系統包括伺服層次、系統層次和用戶層次，不同的功能模塊采用差異化編譯方式，系統的應用功能得以完整呈現[3]。隨著科學技術的不斷發展，工業機器人研究邁向了一個新的臺階，軟件體系結構的框架不斷更新，工業機器人軟件系統的設計水平顯著提升。

2.2模塊說明工業機器人控制系統軟件體系結構構建了完整模型，操作者發送指令，達到終端用戶層，終端用戶層傳遞信息至系統層，再達到伺服層，最終發送給機器人本體。在上述工作過程中，示教盒和系統層之間的連接方式仍然為USB，終端用戶層擔任數據傳遞的任務，系統層擔任機器人語言轉換的任務，伺服層擔任運動控制的任務。為了使工作流程更加便捷，采用不同計算機來進行實際操作。終端用戶層在示教盒上，操作系統為WINDOWSCE；系統層在IPC機上，操作系統是WINDOWSXP；伺服層在多任務計算機上，操作系統是多任務計算機的操作系統。工業機器人功能的實現，就以上述三臺計算機之間的相互配合作為基礎。相關工作人員需要根據工業機器人的實際工業需求，對不同層次的軟件環境和硬件環境進行優化。層次交互的部分需要被提取出來作為遠程程序集。從操作者應用的角度來看，可以將軟件系統劃分為以下四個模塊：第一模塊是系統管理模塊，主要包括控制參數、工藝參數和狀態參數，需要對上述三個參數進行確認和調試；第二模塊是系統加工模塊，主要包括示教編程、示教檢查、工作再現，需要保證系統加工的有效性；第三模塊是系統監控模塊，包括狀態監控和故障診斷，需要檢查可疑數據，判斷設備運行狀態；第四模塊是輔助功能模塊，包括故障恢復、系統調試、文件管理、賬號管理等，可以判斷當前工業機器人的工作情況是否正常。

3結語

綜上所述，我國的工業飛速發展，信息技術水平顯著提升，工業機器人的應用范圍越來越廣泛。工業機器人具有開放式特征，為了提高工業機器人的運作效率，發揮工業機器人的應用價值，應該對工業機器人的控制系統進行優化。

［參考文獻］

[1]王振華，許琳娜，蘭雪艷.基于WinCE的開放式6R工業機器人控制系統研究與開發[J].組合機床與自動化加工技術，2018（6）：76-80.

[2]楊亞.基于MFC控制程序的開放式工業機器人控制系統設計探究[J].內燃機與配件，2017（24）：18-19.

[3]田茂勝，唐小琦，孟國軍，等.基于嵌入式PC的工業機器人開放式控制系統交互控制的實現[J].計算機應用，2010，30（11）：3087-3090.

作者：徐曉應 單位：珠海格力智能裝備有限公司