開放式機器人控制器課件

1、第八章 開放式機器人控制器機器人控制器類型 機器人控制器存在的問題 開放式結(jié)構(gòu)的機器人控制器機器人足球（仿真）1自動化系 機器人控制器類型 機器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機器人的心臟，決定了機器人性能的優(yōu)劣 從機器人控制算法的處理方式來看，可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類型 2自動化系串行處理結(jié)構(gòu) 所謂的串行處理結(jié)構(gòu)是指機器人的控制算法是由串行機來處理對于這種類型的控制器，從計算機結(jié)構(gòu)、控制方式來劃分，又可分為以下幾種.（1） 單CPU結(jié)構(gòu)、集中控制方式用一臺功能較強的計算機實現(xiàn)全部控制功能在早期的機器人中，如Hero-I, Robot-I等，就采用

2、這種結(jié)構(gòu)，但控制過程中需要許多計算（如坐標(biāo)變換），因此這種控制結(jié)構(gòu)速度較慢（2） 二級CPU結(jié)構(gòu)、主從式控制方式一級CPU為主機，擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)管理、機器人語言編譯和人機接口功能，同時也利用它的運算能力完成坐標(biāo)變換、軌跡插補，并定時地把運算結(jié)果作為關(guān)節(jié)運動的增量送到公用內(nèi)存，供二級CPU讀??；二級CPU完成全部關(guān)節(jié)位置數(shù)字控制這類系統(tǒng)的兩個CPU總線之間基本沒有聯(lián)系，僅通過公用內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，是一個松耦合的關(guān)系對采用更多的CPU進(jìn)一步分散功能是很困難的日本于70年代生產(chǎn)的Motoman機器人（5關(guān)節(jié)，直流電機驅(qū)動）的計算機系統(tǒng)就屬于這種主從式結(jié)構(gòu)3自動化系 （3） 多CPU結(jié)構(gòu)、分布式控制方式 目前，

3、普遍采用這種上、下位機二級分布式結(jié)構(gòu)，上位機負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)管理以及運動學(xué)計算、軌跡規(guī)劃等下位機由多CPU組成，每個CPU控制一個關(guān)節(jié)運動，這些CPU和主控機聯(lián)系是通過總線形式的緊耦合這種結(jié)構(gòu)的控制器工作速度和控制性能明顯提高但這些多CPU系統(tǒng)共有的特征都是針對具體問題而采用的功能分布式結(jié)構(gòu)，即每個處理器承擔(dān)固定任務(wù)目前世界上大多數(shù)商品化機器人控制器都是這種結(jié)構(gòu) 采用串行機來計算機器人控制算法的弱點：計算負(fù)擔(dān)重、實時性差大多采用離線規(guī)劃和前饋補償解耦等方法來減輕實時控制中的計算負(fù)擔(dān)當(dāng)機器人在運行中受到干擾時其性能將受到影響，更難以保證高速運動中所要求的精度指標(biāo) 由于機器人控制算法的復(fù)雜性以及機器人

4、控制性能的亟待提高，許多學(xué)者從建模、算法等多方面進(jìn)行了減少計算量的努力，但仍難以在串行結(jié)構(gòu)控制器上滿足實時計算的要求因此，必須從控制器本身尋求解決辦法方法之一是選用高檔次微機或小型機；另一種方法就是采用多處理器作并行計算，提高控制器的計算能力4自動化系并行處理結(jié)構(gòu) 并行處理技術(shù)是提高計算速度的一個重要而有效的手段，能滿足機器人控制的實時性要求關(guān)于機器人控制器并行處理技術(shù)，人們研究較多的是機器人運動學(xué)和動力學(xué)的并行算法及其實現(xiàn) 1982年，首次提出機器人動力學(xué)并行處理問題。原因：關(guān)節(jié)型機器人的動力學(xué)方程是一組非線性強耦合的二階微分方程，計算十分復(fù)雜 開發(fā)并行算法的途徑之一就是改造串行算法，使之并

5、行化，然后將算法映射到并行結(jié)構(gòu) 方式1：考慮給定的并行處理器結(jié)構(gòu)，根據(jù)處理器結(jié)構(gòu)所支持的計算模型，開發(fā)算法的并行性； 方式2：首先開發(fā)算法的并行性，然后設(shè)計支持該算法的并行處理器結(jié)構(gòu)，以達(dá)到最佳并行效率 構(gòu)造并行處理結(jié)構(gòu)的機器人控制器的計算機系統(tǒng)一般采用以下方式：（1）開發(fā)機器人控制專用VLSI 設(shè)計專用VLSI能充分利用機器人控制算法的并行性,依靠芯片內(nèi)的并行體系結(jié)構(gòu)易于解決機器人控制算法中大量出現(xiàn)的計算，能大大提高運動學(xué)、動力學(xué)方程的計算速度但由于芯片是根據(jù)具體的算法來設(shè)計的，當(dāng)算法改變時，芯片則不能使用，因此采用這種方式構(gòu)造的控制器不通用，更不利于系統(tǒng)的維護(hù)與開發(fā)5自動化系 （2）利用有

6、并行處理能力的芯片式計算機構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò) Transputer是英國Inmos公司研制并生產(chǎn)的一種并行處理用的芯片式計算機利用 Transputer芯片的4對位串通信的link對，易于構(gòu)造不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且Transputer具有極強的計算能力利用Transputer并行處理器，人們構(gòu)造了各種機器人并行處理器，如流水線型、樹型等利用Transputer網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)逆運動學(xué)計算 隨著數(shù)字信號芯片速度的不斷提高，高速數(shù)字信號處理器（DSP）在信息處理的各個方面得到廣泛應(yīng)用DSP以極快的數(shù)字運算速度見長，并易于構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò)基于DSP的機器人控制器，采用并行/流水線的設(shè)計方案，提高了控制器性能 （3

7、）利用通用的微處理器 利用通用微處理器構(gòu)成并行處理結(jié)構(gòu)來支持大量計算，實現(xiàn)復(fù)雜控制策略在線實時計算和控制 6自動化系機器人控制器存在的問題 綜合起來，現(xiàn)有機器人控制器存在很多問題，如： （1）開放性差：局限于“專用計算機、專用機器人語言、專用微處理器”的封閉式結(jié)構(gòu)封閉的控制器結(jié)構(gòu)使其具有特定的功能、適應(yīng)于特定的環(huán)境，不便于對系統(tǒng)進(jìn)行擴展和改進(jìn)（2）軟件獨立性差： 軟件結(jié)構(gòu)及其邏輯結(jié)構(gòu)依賴于處理器硬件，難以在不同的系統(tǒng)間移植（3）容錯性差：由于并行計算中的數(shù)據(jù)相關(guān)性、通訊及同步等內(nèi)在特點，控制器的容錯性能變差，其中一個處理器出故障可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓（4）擴展性差：目前，機器人控制器的研究著重

8、于從關(guān)節(jié)這一級來改善和提高系統(tǒng)的性能由于結(jié)構(gòu)的封閉性，難以根據(jù)需要對系統(tǒng)進(jìn)行擴展，如增加傳感器控制等功能模塊（5）缺少網(wǎng)絡(luò)功能：現(xiàn)在幾乎所有的機器人控制器都沒有網(wǎng)絡(luò)功能7自動化系開放式結(jié)構(gòu)的機器人控制器 隨著機器人控制技術(shù)的發(fā)展，針對結(jié)構(gòu)封閉的機器人控制器的缺陷，開發(fā)“具有開放式結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機器人控制器”是當(dāng)前機器人控制器的一個發(fā)展方向近幾年，日本、美國和歐洲一些國家都在開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的機器人控制器，如日本安川公司基于PC開發(fā)的具有開放式結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能的機器人控制器我國863計劃智能機器人主題也已對這方面的研究立項 定義：開放式結(jié)構(gòu)機器人控制器是指：控制器設(shè)計的各個層次對用戶開放，

9、用戶可以方便的擴展和改進(jìn)其性能。8自動化系開放式機器人控制器應(yīng)具有特征 （1） 可移植性：在不同的控制器或硬件平臺上運行相同的系統(tǒng)組件（硬件裝置和軟件API）的能力（2） 可互操作性：指系統(tǒng)組件之間可以相互協(xié)調(diào)共同工作（3） 可互換性：指同類產(chǎn)品的互換能力，可選擇具有相同功能成本較低、容量和可靠性較高的產(chǎn)品（4） 可派生性：指通過對系統(tǒng)的某些組件進(jìn)行升降級即可增減系統(tǒng)功能的能力（5） 模塊化：開放系統(tǒng)由一系列功能模塊通過搭積木的方式組成（6）即插即用： 采用模塊化的結(jié)構(gòu)組織且各模塊具有“熱插拔”的即插即用能力 （7）易獲得性： 構(gòu)成開放系統(tǒng)的模塊不依賴于某一特定供應(yīng)商，功能相似、接口相同的模塊

10、之間可以互換 （8）可擴展性： 開放系統(tǒng)的功能可方便的進(jìn)行擴展9自動化系新型開放式機器人控制器的特點 （1） 開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用開放式軟件、硬件結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要方便的擴充功能，使其適用不同類型機器人或機器人化自動生產(chǎn)線（2） 合理的模塊化設(shè)計：對硬件來說，根據(jù)系統(tǒng)要求和電氣特性，按模塊化設(shè)計，這不僅方便安裝和維護(hù)，而且提高系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也更為緊湊（3） 有效的任務(wù)劃分：不同的子任務(wù)由不同的功能模塊實現(xiàn)，以利于修改、添加、配置功能（4） 實時性、多任務(wù)要求：機器人控制器必須能在確定的時間內(nèi)完成對外部中斷的處理，并且可以使多個任務(wù)同時進(jìn)行（5） 網(wǎng)絡(luò)通訊功能：以便于實現(xiàn)資源共享或多臺機器

11、人協(xié)同工作（6）形象直觀的人機接口： 由于適用于機器人控制的軟、硬件種類繁多和現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，開發(fā)一個結(jié)構(gòu)完全開放的標(biāo)準(zhǔn)化機器人控制器存在一定困難，但應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)，如工業(yè)PC良好的開放性、安全性和聯(lián)網(wǎng)性，標(biāo)準(zhǔn)的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)接口等，打破現(xiàn)有機器人控制器結(jié)構(gòu)封閉的局面，開發(fā)結(jié)構(gòu)開放性、功能模塊化的標(biāo)準(zhǔn)化機器人控制器是完全可行的10自動化系典型的開放式控制器規(guī)范 （1） OSASA： 1990年由歐共體國家發(fā)起的，在1992年正式得到認(rèn)可的PRIT項目計劃。一個OSACA控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分為兩個部分，應(yīng)用軟件和系統(tǒng)平臺。前者體現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)自身的功能需求，后者則是整個系統(tǒng)

12、實現(xiàn)的基礎(chǔ)。 （2） OMAC： 由美國三大汽車公司1994年開始的一項名為“開放式、模塊化體系結(jié)構(gòu)控制器（OMAC）的計劃，用于降低控制系統(tǒng)的投資成本和維護(hù)費用，提供軟硬件的即插即用和高效的控制器重構(gòu)機制，簡化新技術(shù)到原有系統(tǒng)的集成 。 （3） OSEC： 控制器開放系統(tǒng)環(huán)境（ OSEC ）由東芝、豐田和mazak共同組建，目的是建立一個國際化的工廠自動化控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。11自動化系開放式機器人控制器實現(xiàn) 1. 開放式硬件平臺： 硬件平臺滿足要求：1.基于標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)，具有可伸縮性；2.硬件結(jié)構(gòu)具有必要的實時計算能力；3.開放性要求硬件模塊化；4.低成本。目前采用的硬件平臺分為兩類：基于VME

13、總線的系統(tǒng)和基于PC總線的系統(tǒng)。 （1）VME總線是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、軍事、航空、交通和辦公設(shè)備的工業(yè)總線， 基于VME總線的系統(tǒng)通常采用Vxworks、Unix操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺。 （2）PC總線是一種開放性總線，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有開放性、模塊化、可嵌入的特點。其廣泛的用戶基礎(chǔ)而成為基于PC的機器人控制器的首選。目前，Motoman、Seiko等均把基于PC的機器人作為主要發(fā)展方向。 2. 軟件系統(tǒng)： 開放式軟件系統(tǒng)應(yīng)具有特點：可移植性，便于升級和軟件復(fù)用；交互性和分布性；效率；健壯性。其操作系統(tǒng)的選擇應(yīng)基于下面原則：通用性，必要的實時處理能力，具有多任務(wù)處理、多線程功能，便于使用

14、通用的軟件開發(fā)工具，豐富的應(yīng)用軟件資源。12自動化系基于PC的開放式控制器模式 （1）單PC控制模式： 以PC機為核心，配置實時操作系統(tǒng)，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的實時性要求，將位置伺服卡、數(shù)字I/O卡等專用模塊插到PC機的擴展插槽，或以數(shù)字伺服接口連接伺服系統(tǒng)和PLC邏輯接口，構(gòu)成單機數(shù)控系統(tǒng)。 （2） PC+PC控制模式： 是一種兩級CPU結(jié)構(gòu)。主從控制方式。這類系統(tǒng)的兩個CPU總線之間基本沒有聯(lián)系，僅通過共享內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。13自動化系 （3） PC+DSP控制模式： 利用了以DSP為核心的多軸運動控制技術(shù)。這種模式充分利用了多軸運動控制卡的特性，將它同通用工業(yè)PC機組合，在加上系統(tǒng)控制軟件，構(gòu)造新

15、一代的開放機器人通用控制系統(tǒng)。14自動化系 （4） PC+分布式控制器控制模式： 是一種多CPU結(jié)構(gòu)，分布式控制方式。普遍采用上下位機的二級分布結(jié)構(gòu)，上位機負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理以及運動學(xué)計算、軌跡規(guī)劃。下位機由多個CPU組成，每個控制一個關(guān)節(jié)的運動，與主控機通過總線形式耦合?？刂破鞴ぷ魉俣群涂刂菩阅苊黠@提高，但這種多CPU系統(tǒng)共有的結(jié)構(gòu)是針對具體問題而采用的功能分布式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致系統(tǒng)受限于特定應(yīng)用環(huán)境。用作程序器和計算單元的微處理器存儲器二進(jìn)制I/O接口操作者控制器視覺系統(tǒng)公用總線關(guān)節(jié)1的伺服控制器功率放大器傳感器（位置、速度）電機關(guān)節(jié)n的伺服控制器功率放大器傳感器（位置、速度）電機手抓接口裝置攝像機實

16、時時鐘功率源二進(jìn)制I/O.關(guān)節(jié)傳感器信息接機械手上的手抓關(guān)節(jié)閉環(huán)控制15自動化系開放式運動控制器介紹 （1） 摩信科技的MCT8000系列運動控制器： 深圳市摩信科技有限公司是中國第一家業(yè)從事“基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開放式結(jié)構(gòu)高性能DSP運動控制系統(tǒng)”軟硬件產(chǎn)品的開發(fā)、制造、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。摩信科技獨立開發(fā)了中國第一臺基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開放式結(jié)構(gòu)高性能MCT8000F8(8軸)運動控制器。摩信科技推出的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開放式結(jié)構(gòu)高性能MCT8200F32(32軸)運動控制器，進(jìn)一步把中國運動控制系統(tǒng)的研究、開發(fā)和生產(chǎn)推進(jìn)到國際領(lǐng)先水平。 16自動化系 （2） 固高科技的GE/ GT/GH系列運動控

17、制器：(http:/) 固高公司生產(chǎn)的GT 系列通用型運動控制器，它擁有的GT-400-SV、GT-400-SG、GT-400-SP、GT-400-SG-S、GT-400-SD等幾款產(chǎn)品，可以同步控制四個運動軸，實現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運動，從簡單的點位控制設(shè)備到復(fù)雜的輪廓控制設(shè)備如雕刻機、測量機、數(shù)控機床、加工中心、機器人等均可適用。 其核心由ADSP2181 數(shù)字信號處理器和FPGA 組成，可以實現(xiàn)高性能的控制計算。GT 系列運動控制器以IBM-PC 及其兼容機為主機，提供標(biāo)準(zhǔn)的ISA 總線和PCI 總線兩個系列的產(chǎn)品。作為選件，在任何一款產(chǎn)品上可以提供RS232 串行通訊和PC104 通訊接口方便用

18、戶配置系統(tǒng)。運動控制器提供C 語言函數(shù)庫和Windows 動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。用戶能夠?qū)⑦@些控制函數(shù)與自己控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)處理、界面顯示、用戶接口等應(yīng)用程序模塊集成在一起，建造符合特定應(yīng)用要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求。使用該運動控制器，要求使用者具有C 語言或Windows 下使用動態(tài)鏈接庫的編程經(jīng)驗。17自動化系GT 系列運動控制器18自動化系 技術(shù)特點:采用高性能DSP和FPGA 技術(shù)。 每塊卡可控制4個伺服/步進(jìn)軸。 可編程伺服采樣周期，四軸最小插補周期為200微秒，單軸點位運動最小控制周期為25微秒。 運動方式：單軸點位運動、直線插補、圓弧插補、速度控制、手脈

19、輸入、電子齒輪。 可編程梯形曲線規(guī)劃和S曲線規(guī)劃，在線刷新運動控制參數(shù)。 所有計算參數(shù)和軌跡規(guī)劃參數(shù)均為32位。 用戶可定義坐標(biāo)系，便于編程。 四軸聯(lián)動，24軸直線插補，任意2軸圓弧插補。 具有連續(xù)插補功能。 底層循環(huán)程序緩沖區(qū)（4K）存儲用戶運動信息，提高通訊效率。 可編程事件中斷：外部輸入中斷、事件中斷（包括位置信息、特殊運動事件等）以及時間中斷。 可設(shè)置跟隨誤差極限、加速度極限、控制輸出極限等，保證控制安全可靠。 PID數(shù)字濾波器，帶速度和加速度前饋，帶積分限值、偏差補償和低通濾波器（GT-400-SV卡）。 硬件捕獲原點開關(guān)和編碼器Index信號，實現(xiàn)高精度機器原點位置鎖存。 網(wǎng)絡(luò)接口

20、（以太網(wǎng)、Profibus-DP、RS232、RS422/485）(選件)。19自動化系 （3） Delta Tau公司的PMAC運動控制器： （北京元茂興控制設(shè)備技術(shù)有限責(zé)任公司 /） 美國Delta Tau公司推出的PMAC (Programmable Multi-axies Controller)是采用板卡結(jié)構(gòu)的一種功能強大的運動控制器，它全面地開發(fā)了DSP技術(shù)的強大功能，為用戶提供了很強的功能和很大的靈活性適用范圍廣，包括PCI、VME、PC/104 等總線通訊型式，也可以脫機獨立工作。 借助于Motorola 公司的DSP56001數(shù)字信號處理器，PMAC可以同時操縱18軸PMAC2

21、-PCPMAC2-VEMPMAC2-PC/10420自動化系硬件特色: 40 MHz DSP563xx CPU ； 128k x 24 零等待SRAM ； 512k x 8 flash memory 用于固件和用戶備份； 2k x 8 EEPROM memory 用于參數(shù)備份 ； 最新版本的固件； RS-232/422 串口，PCI (PC) 總線接口； 4軸通道接口電路，每一個包括：（可選8 軸） 16 位 +/-10V 模擬量輸出； 3路標(biāo)準(zhǔn)編碼器輸入； 四個標(biāo)志信號輸入（限位，回零，報警等），兩個標(biāo)志信號輸出（使能等）； 需要擴展的16-位ADC 輸入； 通用I/O，可擴展I/O； 高精

22、度時鐘+/-100 ppm； PID/餡波/前饋伺服算法。 21自動化系軟件特色: 運動軌跡規(guī)劃 支持S 曲線加減速的直線/圓弧查補； 快速運動； 三次樣條查補模式spline； 三次隱式樣條查補Hermite-spline (PVT)； 自動硬件捕捉/觸發(fā)功能； 交互式手動運動； 可選擇的運動提前預(yù)算lookahead。 換相特色 交流伺服電機的正弦換相 交流感應(yīng)電機的矢量控制 數(shù)字電流環(huán)（使用PWM 輸出時）(只適用PMAC2) 可以使用的反饋形式 數(shù)字積分編碼器； 正弦編碼器； 旋轉(zhuǎn)變壓器； 電位計； 并行數(shù)字編碼器； MLDTs； 串行編碼器（例如：SSI）。 運動程序特色 高級程序語

23、言； 自動按順序執(zhí)行運動； 使用用戶工程單位編程； 運動的值可以是公式，也可以是常量； 自動匹配坐標(biāo)系里的各軸， 支持G 代碼，和代碼擴展。 伺服特點 獨立的數(shù)字PID 反饋濾波； 速度前饋，加速度前饋，摩擦力前饋； 2路餡波濾波器； PID 參數(shù)可隨時任意改變； 可編程的極限輸入，輸出； 可選擇的多級點伺服算法。 計算特色 實時多任務(wù)系統(tǒng)； 48 位浮點數(shù)編程； 三角函數(shù)和超越函數(shù)； 自動匹配不同的變量類型。 笛卡兒坐標(biāo)系或者主/從特色 用戶自定義的笛卡兒坐標(biāo)系； 可分離運行程序的坐標(biāo)系； 支持多個電機的坐標(biāo)系； 軸空間的轉(zhuǎn)化（例如：坐標(biāo)系偏置，旋轉(zhuǎn)，鏡像）； 電子齒輪（不是編程必須的）；

24、電子凸輪（需要編程支持）。 PLC 程序特色 與運動程序異步； 可通過PLC 控制硬件I/O； 脫機運行時，作為支持平臺； 安全和狀態(tài)監(jiān)視； 伺服比例行程安排； 數(shù)據(jù)報告功能； 可使用控制器的全部寄存器。 22自動化系開放式運動控制器結(jié)構(gòu)平臺上的機器人控制系統(tǒng)介紹 （1） SIASUN-06B工業(yè)機器人： 中科院沈陽自動化所研發(fā)的基于PC總線和CAN總線的工業(yè)機器人控制器。機器人各個關(guān)節(jié)驅(qū)動采用日本安川伺服系統(tǒng)，同時采用高精度、高剛性的小型RV減速機和新型高精度諧波減速器。具有工作空間大，運動高速、平穩(wěn)、靈活、低噪聲等特點。23自動化系 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 上位機：通過現(xiàn)場總線與主機算機通訊。 主

25、機算機：完成機器人運動規(guī)劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數(shù)字I/O等功能。 機器人關(guān)節(jié)運動控制由伺服放大器完成。 不足：結(jié)構(gòu)底層運動程序難于修改，開放性較差；而且CAN總線開放性不徹底，未來的機器人的網(wǎng)絡(luò)化控制要求采用更加廣泛的以太網(wǎng)。24自動化系 SIASUN-06B工業(yè)機器人控制系統(tǒng) （1）安川伺服驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：25自動化系（2）SIASUN-06B工業(yè)機器人系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)：26自動化系（3）SIASUN-06B工業(yè)機器人系統(tǒng)PMAC運動控制器控制算法結(jié)構(gòu)：27自動化系 （2） 具有內(nèi)外傳感器的開放式機器人系統(tǒng)： 沈陽自動化所研制的開放式、模塊化的先進(jìn)機器人系統(tǒng)控制器，集成了先進(jìn)的伺服控制算

26、法、復(fù)雜的運動規(guī)劃方法、系統(tǒng)可靠性設(shè)計、容錯控制技術(shù)，實現(xiàn)了高精度、穩(wěn)定性的機器人實時控制。同時完成了跨平臺的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制模塊，實現(xiàn)了機器人系統(tǒng)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制要求。并完成了基于結(jié)構(gòu)光方法與雙目視覺系統(tǒng)相結(jié)合的實時視覺伺服控制系統(tǒng)。28自動化系開放式機器人控制器結(jié)構(gòu)： 1.硬件平臺（1）機器人本體采用了日本Yaskawa公司的K10機器人。（2）電機采用了日本Yaskawa公司生產(chǎn)的交流伺服電機，驅(qū)動 器采用了日本Yaskawa公司生產(chǎn)的交流伺服放大器。（3）運動控制器采用了美國Delta Tau公司的PMAC運動控制器。（4）上位計算機采用AdvanTech 工控機。 29自動化系 2.軟件平

27、臺 要求軟件同硬件一樣具有模塊化和開放性，并具有易用性。（1）操作系統(tǒng)：Windows NT（2）開發(fā)系統(tǒng)： Visual C（3）機器人上層控制模塊：離線仿真模塊、示教在線模塊、 機器人語言、上層運動控制模塊。主要用于完成位置示 教、任務(wù)規(guī)劃、軌跡插補、位姿運動學(xué)方程求解。與硬 件無關(guān)。（4）底層控制模塊：底層運動控制模塊的作用是將上層與設(shè) 備無關(guān)的操作轉(zhuǎn)變成對硬件的操作命令。例如將關(guān)節(jié)指 令轉(zhuǎn)化成對電機的操作。它是硬件與軟件的主接口。（5）位置控制模塊：由PMAC運動控制卡完成，上層通過通訊 模塊對其控制。（6）通訊模塊：通過Delta Tau公司提供的Pcomm32驅(qū)動程序 實現(xiàn)。 30

28、自動化系機器人足球（仿真） 目前世界性的機器人足球組織主要有兩個，一個是國際機器人足球聯(lián)盟 FIRA (Federation of International Robot-soccer Association，F(xiàn)IRA) ，另一個是機器人足球世界杯 RoboCup。31自動化系=FIRA簡介= FIRA機器人足球比賽最早由韓國高等技術(shù)研究院(Korea Advanced Institute of Science and Technology，KAIST)的金鐘煥(Jong-Hwan Kim)教授于1995年提出，并于1996年在KAIST所在的韓國舉辦了第一屆國際比賽。 1997年6月，第二屆

29、微機器人足球比賽(MiroSot97)在KAIST舉行期間，國際機器人足球聯(lián)盟(Federation of International Robot-soccer Association，F(xiàn)IRA)宣告成立。此后FIRA在全球范圍內(nèi)每年舉行一次機器人世界杯比賽(FIRA Cup)，同時舉辦學(xué)術(shù)會議(FIRA Congress)，供參賽者交流他們在機器人足球研究方面的經(jīng)驗和技術(shù)。 機器人足球系統(tǒng)的研究涉及非常廣泛的領(lǐng)域，包括機械電子學(xué)、機器人學(xué)、傳感器信息融合、智能控制、通訊、計算機視覺、計算機圖形學(xué)、人工智能等等，吸引了世界各國的廣大科學(xué)研究人員和工程技術(shù)人員的積極參與。更有意義的是，機器人足球

30、比賽的組織者始終奉行研究與教育相結(jié)合的根本宗旨。比賽與學(xué)術(shù)研究的巧妙結(jié)合更激發(fā)了青年學(xué)生的強烈興趣，通過比賽培養(yǎng)了青年學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度和良好的技能。 32自動化系=FIRA簡介= 國際機器人組織FIRA目前擁有的比賽種類有如下六大類： 半自主型機器人足球：MiroSot 全自主型機器人足球：RoboSot類人機器人足球：HuroSot 仿真機器人足球：SimuroSot超小型半自主機器人機器人足球：NaroSot超小型全自主機器人足球：KheperaSot FIRA舉辦的歷屆世界杯機器人足球賽情況 數(shù)次 大會名稱 大會日期 大會地點 1 MiroSot96Korea 1996.11 Dacjeon 2MiroSot97Korea 1997.6