[发明专利]工业机器人分布式控制系统中间件框架系统

说明书

一种工业机器人分布式控制系统中间件框架，整体框架位于物理层与操作系统之上，应用层之下，包括抽象层、组件层、设备管理层和服务层，所述抽象层分别与物理层、组件层相连，组件层与设备管理层相连，设备管理层分别与服务层、应用层相连，服务层与应用层相连。采用本发明的中间件框架，工业机器人业务场景应用开发人员能够方便地实现不同厂家机器人在同一场景的业务开发、协同控制、监控管理。

技术领域

本发明涉及中间件框架，具体是涉及一种工业机器人分布式控制系统中间件框架。

背景技术

随着机器人制造成本的降低，机器人应用逐渐渗透到工厂的各个加工生产环节，而机器人本体、控制器与开发软件一般由各厂商自主设计研发，各厂商机器人在不同灵活复杂的场景中有自己独特的优势，因此，在复杂生产场景中，工厂常购买多个品牌的机器人协作来满足业务的需求。工业机器人、PLC控制系统、现场检测装置等构成了一个复杂的智能空间环境，控制器、开发软件、网络协议以及业务场景的多样化使工业机器人智能空间具有异构、动态、复杂的特点。

中间件是分布式环境下设备系统与上层用户应用程序之间的软件系统，通过中间件技术屏蔽设备的异构性和环境的复杂性，使程序开发员或操作员专注于业务实现。但是由于工业机器人智能空间具有机器人设备的异构性、通信实时性要求、网络协议差异性等特点，目前国内外还没有能满足复杂场景工业机器人异构设备实时协作需求的成熟中间件技术设计方案，已有的机器人中间件架构局限于机器人控制系统本身，而机器人系统与工业现场的其他分布式异构设备，在部件复用、交互协同、系统维护等方面仍存在诸多问题。设备与具体应用耦合度高，现场异构硬件设备间的通信方式不同，数据交互的实时性难以保证，且缺乏统一监控和管理现场设备导致系统维护难度大，不能根据各设备的任务优先级调整资源分配，系统性能难以达到最优。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种工业机器人分布式控制系统中间件框架，工业机器人业务场景应用开发人员能够方便地实现不同厂家机器人在同一场景的业务开发、协同控制、监控管理。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种工业机器人分布式控制系统中间件框架，整体框架位于物理层与操作系统之上，应用层之下，包括抽象层、组件层、设备管理层和服务层，所述抽象层分别与物理层、组件层相连，组件层与设备管理层相连，设备管理层分别与服务层、应用层相连，服务层与应用层相连。

进一步，所述服务层包括机器人中间件控制系统服务总线，机器人中间件控制系统服务总线对设备管理层提供服务注册接口，对应用层提供分布式环境下的服务发现、服务查找、服务路由、调度管理功能。

进一步，所述抽象层负责对物理层设备进行功能抽象及数据抽象，对组件层提供标准化功能接口定义和标准化数据格式定义。

进一步，所述抽象层负责按设备类型采用元数据的形式对物理层设备即底层异构设备进行抽象描述，定义统一的功能接口和数据类型；为底层异构设备与上层应用的通信数据制定统一的数据格式。

进一步，所述组件层用于根据抽象层提供的定义进行组件功能的封装。

进一步，所述组件层包含本地设备功能组件、本地其他功能组件和数据管理组件，所述本地设备功能组件是根据底层机器人功能所开发的符合标准化功能接口定义的组件，所述本地其他功能组件为工业机器人应用场景中算法组件、通用组件、第三方功能库封装的组件；所述数据管理组件是机器人中间件控制系统在数据传输过程中所需要的格式规范化功能组件，用于将传输信息统一为标准数据格式。

进一步，所述设备管理层由多个节点控制站构成，每个节点控制站以客户端形式部署在分布式节点上，每个节点控制站控制与其相连的底层设备。