[发明专利]由通信网络链接的同步控制器

说明书

技术领域

本发明通常涉及协调在网络中连接的电子控制器发布的命令的定时。更具体地，本发明涉及由诸如机器人的致动器(actuator)响应于来自控制器的命令执行的动作或事件，该命令与由至少一个其它控制器产生的命令同步。

背景技术

随着机器人系统变得更为复杂，需要多个机器人针对给定的任务一起工作。例如，如果一个机器人正拿着工件，而另一个机器人将在工件上面执行操作，则为了有效完成该任务必须精确协调两个机器人的运动。

实现机器人操纵器(manipulator)的紧密协调的常规方式是将它们连接到相同控制器的硬件。该技术可以应用到数量有限的运动轴或自由度。对于机器人制造商来说，要提供机器人操纵器组和伺服系统的所有可能的组合和排列是很困难的。

为了克服这些缺点，可以使用多个控制器来控制机器人操纵器的多臂系统。因为联网控制器的灵活性，该系统中每个控制器和操纵器可以是普通的，并且该系统中机器人的数目可以非常大。但是该方法的主要缺点是每个控制器要求独立的定时系统。为了完全利用多机器人系统的能力，优选采用公共的时间基准。

一些当前技术系统通过使用硬件和一种技术提供了公共定时，该技术是一种要求所有的机器人控制器的时钟互连的技术。IEEE-1588协议中体现的一种这样的硬件机制采用了专门的机制来提供硬件中的公共定时。当前技术中的另一种机制涉及高精确的时钟电路。这些电路的每一电路所要求的硬件都是专用的并且代价不菲。

发明内容

尽管可以使用硬件来协调在通过通信网络互连的电子控制器之间的定时，该定时的精确度在微秒之内，但是该精确度在控制工业机器人的系统中是不必要的。

本发明经由标准多用途通信网络在软件中提供控制器之间的公共定时信息。不要求特殊的硬件。每个控制器上的时钟不需要是准确的，并且该时钟可以独立于任何其它控制器上的时钟来运行。从控制器或影子控制器(shadow controller)与主控制器通信，以周期性地确定定时校正，该定时校正用于更新从控制器上的影子滴答计数(tick count)。该技术使得每个联网控制器产生的事件命令信号彼此在几毫秒内同步。

根据本发明的方法和系统可以应用于机器人的控制器和响应电子命令信号的其它致动器和操纵器。

根据本发明的方法同步在由通信网络互连的控制器的系统中事件的发生。该方法包括在主控制器和从控制器上维护由每个控制器上的时钟产生的滴答的相应计数的步骤。确立未来事件将在其上发生的目标滴答计数。从控制器重复向主控制器发送对主控制器上的当前滴答计数的查询，并且主控制器用主控制器上的当前滴答计数响应从控制器。基于从主控制器发送的当前滴答计数和查询响应传输周期的长度，确立从控制器上的影子滴答计数，并且该计数由从控制器上的时钟滴答进行递增。当主控制器上的目标滴答计数发生时，主控制器命令所述事件，并且当影子滴答计数匹配目标滴答计数时，从控制器命令该事件。

附图说明

根据以下对优选实施例的详细描述，并且参考附图，本发明的以上优点和其它优点对本领域技术人员将变得显而易见，在附图中：

图1是可以应用本发明的系统的一般示意图；以及

图2是图1的主控制器和一个从控制器的示意性框图。

具体实施方式

参考图1，根据本发明的系统包括通过通信网络16互连的不定数目“N”个机器人控制器10、12、14，通信网络16可以是无线、光学或有线网络。控制器10是主控制器，控制器12、14是影子控制器。尽管图1示出的系统中每个机器人控制器10、12、14分别与机器人18、20、22通信，但是每个控制器可以与几个机器人通信。与相应的控制器相关的机器人的运动由命令控制，该命令优选为从每个控制器重复发布并且发送到相关机器人的电子信号的形式。该系统协调来自每个控制器10、12、14的命令的发布，使得系统的每个机器人基本上同时地从其相应控制器接收到命令，这样每个机器人的运动与系统中其它机器人的运动同步且协调。

尽管是参考机器人系统来讨论本发明，但本发明也可以应用于其它种类致动器的控制器，该致动器同步响应于从多个控制器发布的命令基本同时地进行反应，其中每个控制器控制至少一个这样的致动器。

每个控制器10、12、14具有产生机器人命令的命令函数24、26、28。命令函数24、26、28相互独立并且执行机器人控制程序，该机器人控制程序是指导机器人在控制器的控制下移动到特定位置的命令序列。机器人响应它们各自命令的移动称为事件。