[发明专利]一种基于边缘云服务的多机器人控制器

说明书

本发明涉及一种基于边缘云服务的多机器人控制器，所述的多机器人控制器应用于边缘云架构下分布式网络环境中多机器人协同控制作业场景。多机器人控制器符合边缘云技术范畴，搭载高性能CPU+FPGA异构加速框架和多组物理网络接口，支持边缘云机器人应用远程部署，可实现对多机器人控制模型计算和分布式协同控制。此外，为了实现多机器人协同控制，采用虚拟化技术对控制器硬件资源、网络资源和存储资源进行统一调控，创建高速数据缓冲区用于多机器人数据共享，从而实现一体化高性能多机器人控制。

技术领域

本发明涉及一种边缘计算控制器，具体涉及一种基于边缘云服务的多机器人控制器，用于利用边缘控制器设计多台机器人群体控制应用，属于机器人控制领域。

背景技术

随着当今机器人技术的快速发展，机器人应用范围和控制技术的不断提升，以及传感器技术、作业执行器技术和物联网技术的飞速发展和学科交叉，机器人的智能化需求也不断提升。由于传统机器人控制在设备交互性上存在不足，往往以独立作业单元方式应用于终端消费市场。传统的机器人控制器，通过生产线常用通信接口，如TCP、RS485、Profinet、IO等进行信息交互，实现机器人与其他智能装备的集成，主要用于触发式控制，缺少智能化交互控制方式；现有的机器人控制系统平台，如TwinCAT和CodeSYS等，通过平台化方式实现将机器人运动控制和周边辅助设备进行集成，主要用户功能确定的集成型应用。新一代机器人控制与人工智能技术和互联网技术进一步融合，对机器人控制技术升级提出新的需求，因此提出基于边缘云计算技术与机器人控制相结合，利用云计算的互联网与人工智能特性以及边缘控制器的实时性，重新设计新一代智能化机器人控制器，实现机器人智能化集群控制。

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算是云计算向设备端的延伸，将大数据技术和人工智能技术向设备端进行推进，边缘型控制已经广泛应用于消费市场。

机器人控制技术收机器人应用市场多样化也在不断发展，从单机运动控制到机器人工艺复杂运动控制，由传统机器人编程语言到高级定制化语言，有单机控制到多机器人群体控制，都标志着机器人控制的发展趋势。为了迎合多样化市场需求，控制也向智能化、网络化发展，利用边缘控制器的网络化接口和高性能计算特性，能够对复杂控制模型解算和多机间数据实时交换能力进行提升，从而实现集群式多机器人实时控制。因此基于边缘云服务器的多机器人控制器具备重要的研究意义。

同时由于多机器人的群体控制模型复杂度与模型解算时间成正比，面对多机器人实时解算的情况下，基于边缘云技术的高性能计算能力将发挥重要作用，全面提高多机器人控制性能，通过能够实现多机器人的状态监控与实时控制的双向解决方案。

针对分布式网络下多机器人控制需求，采用基于边缘云服务器的方式实现群体控制具有较大的优势。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是克服现有机器人控制器的缺陷，提供一种基于边缘云服务器的多机器人控制器，不仅能够实现传统机器人实时控制，还能利用边缘云服务实现多机器人实时控制，将边缘云上的人工智能技术与高性能计算技术引入机器人控制中，进而达到对多机器人应用的实时模型求解和运动控制；采用边缘云服务器自身多网口设计，能够同时分配机器人实时控制总线端口与非实时数据传输端口，并服务器虚拟化技术，阵列多组机器人应用层控制系统，从而实现多机器人控制器集成的解决方案。相对对于传统机器人控制器，具有更好的智能性和扩展性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于边缘云服务器的多机器人控制器，包括：