[发明专利]一种机器人控制器开放底层位置指令接口的实现方法

说明书

本发明公开了一种机器人控制器开放底层位置指令接口的实现方法，包括第三方任务空间轨迹规划位姿节点序列数据文件传输；关节空间轨迹规划关节位置节点序列数据文件传输；任务空间轨迹规划位姿节点序列在线传输；关节空间轨迹规划关节位置节点序列在线传输。本发明第三方位置指令从传输方式上来讲可分为在线和离线，从指令意义上来讲可分为任务空间位姿指令和关节空间位置指令。开放式机器人控制器的底层位置指令接口对这些传输方式和指令意义都应当支持。

技术领域

本发明属于工业机器人控制技术领域，具体涉一种机器人控制器开放底层位置指令接口的实现方法。

背景技术

工业机器人是制造业皇冠上的明珠，在新一代工业革命中将发挥重要的作用。为了在新一代工业革命中抢占先机，我国提出“智能制造2025”的强国战略，应对产业结构调整、高品质制造和人口老龄化等问题对制造业带来的挑战。特别在我国的广东省、浙江省等制造业发达地区，纷纷推出了“机器换人”计划，实现制造业的换代升级，推动制造业的发展。工业机器人技术面临前所未有的政策利好和市场需求。然而，我国工业机器人市场被KUKA、ABB、FANUC等几大巨头垄断，导致本土机器人产业的发展举步维艰。并且，机器人制造企业为了保护技术和市场利益，工业机器人控制系统极端封闭，不仅增加了企业开发与应用成本，也限制了工业机器人技术的发展。

机器人控制器开放底层位置指令接口对实现特殊的运动要求，融合第三方离线自动编程技术，进行运动学、轨迹规划算法性能对比具有重要意义。然而，目前商品化的机器人控制系统均采用封闭结构的专用控制器，一般采用专用计算机作为上层主控计算机，使用专用机器人语言作为离线编程工具，采用专用微处理器，并将控制算法固化在EEPROM中。这种专用系统很难保证对第三方平台提供的位置指令的支持。DSPACE等快速控制原型开发系统，虽然提供了通用的硬件平台，但是软件还是需要从底层搭起，时间成本代价高。所以需要一种开放式的机器人控制器能够提供对底层位置指令的支持。

发明内容

为了克服机器人专用控制器的底层位置指令接口封闭的问题，本发明提出了一种机器人控制器开放底层位置指令接口的实现方法。第三方位置指令从传输方式上来讲可分为在线和离线，从指令意义上来讲可分为任务空间位姿指令和关节空间位置指令。开放式机器人控制器的底层位置指令接口对这些传输方式和指令意义都应当支持。

为达到上述目的，本发明所述的机器人控制器开放底层位置指令接口的实现方法主要包括以下步骤:

第三方任务空间轨迹规划位姿节点序列数据文件传输。

第三方平台将任务空间轨迹规划的位姿节点序列写入存储模块RAM/ROM中，FPGA中的存储器接口模块在控制总线A的作用下将RAM/ROM中的任务空间位姿节点序列读取到高速缓存模块Block RAM中。主CPU设置控制参数，通过FPGA内部总线A将存储在Block RAM中的位姿节点序列读取到主CPU逆运动学求解器中进行逆运动学求解，将位姿节点序列转换成关节转角序列，关节转角序列通过轨迹规划模块的关节空间轨迹规划转换成驱动关节转动的关节位置序列，并传送给位置控制模块实现各关节的运动控制。同时主CPU通过FPGA内部总线A将关节位置序列写入关节位置控制指令模块，辅CPU可通过内部总线B从关节位置控制指令模块中读取到当前的关节位置控制指令。

第三方关节空间轨迹规划关节位置节点序列数据文件传输。

第三方平台将关节空间轨迹规划的离散关节位置序列写入存储模块RAM/ROM中，主CPU设置控制参数，通过FPGA中的存储器接口模块将存储在RAM/ROM中的离散关节位置序列读取到高速缓存模块Block RAM中，主CPU通过内部总线A读取高速缓存模块BlockRAM中的离散关节位置序列，并传送给位置控制模块实现各关节的运动控制。同时主CPU通过FPGA内部总线A将关节位置序列写入关节位置控制指令模块，辅CPU可通过内部总线B从关节位置控制指令模块中读取到当前的关节位置控制指令。

第三方任务空间轨迹规划位姿节点序列在线传输。