[发明专利]双系统组件式的工业机器人控制器

摘要

本发明公开了一种双系统组件式的工业机器人控制器，包括：标准操作系统、实时操作系统、路由管理模块、软总线、驱动管理模块、运动控制模块、PLC模块、IO模块、示教盒接口模块和协议栈模块。本发明采用组件式的架构，组件分别运行在非实时系统和实时系统下，支持分布式处理；通过路由管理器和软总线实现各组件之间的通讯及功能调用；路由管理器是各组件的仲裁者，组件通讯时经过该模块的管理；驱动管理模块为其他模块之间的通讯提供了一个抽象、统一的符合DS402标准的接口，符合该接口标准的伺服驱动器可以通过简单的工作集成到控制器中。用户可以自行开发功能模块组件，并按照规则添加到系统中，而且控制器开放式的接口使得连接硬件不受限制。

主权项

一种双系统组件式的工业机器人控制器，包括：标准操作系统、实时操作系统、路由管理模块、软总线、驱动管理模块、运动控制模块、PLC模块、IO模块、示教盒接口模块和协议栈模块；其特征是：所述标准操作系统和实时操作系统是所有组件模块运行的基础平台，示教盒接口模块、协议栈模块以及IO 模块运行在标准操作系统下，PLC模块、运动控制模块、驱动管理模块和路由管理模块运行在实时操作系统下；软总线是一种自定义的Ethernet协议，通过组件模块的网络地址和功能地址，来向对应的组件功能发起请求及通讯；路由管理模块和软总线一起，将其他实时和非实时运行的模块连接起来；路由管理模块用于对不同功能模块之间的访问进行路由选择及访问控制仲裁，并且对系统中的公用数据资源进行维护；各个功能模块（即：驱动管理模块、运动控制模块、PLC模块、IO模块、示教盒接口模块和协议栈模块）都有一个符合软总线协议规则的接口，当模块之间需要交互时，会通过该接口，将信息传递到软总线上，最后到达路由管理模块；路由管理模块对这些请求或回复进行解析，经过仲裁判断后，对对应的数据区进行操作，并对相关的模块进行指示或回复；驱动管理模块（总线管理模块）对现场总线进行管理，驱动管理模块的下层为各种现场总线板卡或协议栈的驱动程序；驱动管理模块对各种现场总线板卡或协议栈的驱动程序进行抽象，在内部开辟一块内存区域，用于将这些总线抽象出来的数据进行映射；当其他功能模块需要访问现场总线所连接的设备时，驱动管理模块会为该访问提供一个相同的抽象接口，并在内部将该访问传递到正确的驱动程序上去；运动控制模块对机器人进行运动规划及控制；该功能模块周期性运行，每个周期读取机器人各轴的当前信息，根据相应的算法进行运算后，将新的给定数据更新；这些数据由路由管理模块负责维护，最终传递到驱动管理模块上，并经过驱动程序发送到对应的硬件上；IO模块和运动控制模块运行在同一级别，主要维护系统的IO信息，对上层程序提供常见的系统中已有的IO信号的访问；上层程序访问IO时，经过IO模块传递到路由管理模块上；路由管理模块将该信息转给驱动管理模块，最终经过驱动程序发送到对应的硬件上；示教盒接口模块、协议栈模块和PLC模块处于同一级，为IO模块和运动控制模块的上层程序； PLC模块运行在实时系统下，示教盒接口模块、协议栈模块运行在非实时系统中。