淺析工業機器人控制器的設計實現
在當前市場上,機器人控制器的設計實現方式主要有兩種:
第一種就是走完全自主研發的路線,從硬件設計到軟件模塊的編寫實現,都是靠自己的團隊來完整的實現。但要走這種完全自主研發的路線對于國內絕大多數的機器人企業而言風險太大,因為它不僅僅要求企業具備較強財力支撐,更要求企業具備一支訓練有素的隊伍來逐一攻克機器人控制器核心算法和機器人運動學中的一些難點問題。以當前國內企業的研發實力和對于工業機器人的理解掌握來說,能夠做到自主研發的還是少之又少,或者說即使有些公司費盡周折開發出來自己的核心控制器,但其功能和性能比起國外廠家的機器人來說還有不小的差距。
第二種方式就是借助第三方控制器來集成開發實現。比如說客戶可以直接購買KEBA或者貝加萊等公司提供的機器人控制器和示教器等來集成開發設計自己的工業機器人。這種方式的特點也比較突出,就是研發設計上風險確實不大,出產品也相對較快,但是在成本控制方面沒有太大的競爭力,畢竟所用的核心技術還是主要來自于這些控制器的提供廠家。
那么在機器人控制器的設計實現方面有沒有一種開發風險很小而同時又可以把成本控制的比較有競爭力的解決方案呢?答案是肯定的,這就是來自于我們菲尼克斯電氣軟件的工業機器人控制器軟件解決方案。接下來,我們可以一同看看這種機器人控制器軟件解決方案的架構和特點。
菲尼克斯電氣軟件解決方案
1.系統架構
如下圖所示,菲尼克斯電氣軟件提供基于IPC上的高性能機器人運動控制平臺軟件,包括:實時操作系統,運動控制核心與現場總線技術,開放式PLC開發軟件平臺。
2.特點
高性能IPC實時運動控制平臺:
基于Windows實時內核INTime實時性穩定性非常高,應用程序開發維護非常簡單,INTime同時Windows操作系統可以運行各種為機器人系統軟件提供穩定可靠的開放式平臺。
使用PLC編程語言控制機器人運動:
采用IEC61131-3國際標準的編程規范對機器人運動與邏輯進行控制,可以使用FBD, LD, ST,IL以及SFC五種語言進行編程。支持符合PLCopen Motion Control標準的算法功能塊,為客戶提供針對機器人應用的標準操控方式。
機器人本體電機軸與外部輔助軸最多可達16軸聯動,支持在線3D仿真與調試。
機器人運動與軌跡:
機器人運動控制核心可以支持單軸,電子齒輪凸輪以及機器人的控制,并且支持多通道架構,同時可以支持多臺機器人同時進行工作。
運動控制核心支持不同軌跡差補,包括直線,圓弧,樣條曲線等差補。支持S型速度曲線,以及連續軌跡之間的優化。
機器人運動學支持:
目前支持常用的機器人結構運動學模板,6自由度機器人,SCARA與Delta機器人,以及直角坐標機器人。
客戶可以使用C/C++開發自定義運動學模型:
機器人核心擴展性
借助開放式的Windows & INTime雙系統的軟件平臺架構,使用INTime以及PLC開發工具包,客戶可以使用C/C++以及PLC編程語言擴展機器人控制器的外圍設備,例如:示教器,視覺模塊,驅動系統以及IO模塊等。
3.總結
菲尼克斯電氣軟件提供了開發機器人控制器必須的開放式軟件平臺,客戶可以基于標準的IPC安裝菲尼克斯電氣軟件提供的機器人軟件包,借助高性能,高可靠性的軟件解決方案,客戶可以快速進行二次開發,從而快速推出適合于各種機器人結構的控制器產品。

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