一种分布式低成本的大型浮球矩阵装置的制作方法

本实用新型涉及一种分布式低成本的大型浮球矩阵装置。

背景技术：

随着机器人运动控制技术的快速发展，相关核心技术逐步应用于大型展览行业。动态浮球矩阵使用了机器人多轴联动技术，并结合音乐艺术，具备很强的观赏性，逐步推广应用于大型展厅、广场、商场。

现有的浮球矩阵装置价格昂贵，严重限制了该装置的大规模推广应用，主要原因是浮球矩阵对数据通信同步性要求很高，数据运算量大，传统的集中式计算机很难完成这一大型复杂的计算控制任务，只能依靠高性能的计算机软硬件系统，导致成本居高不下。因此，提供一种低成本、高可靠性的大型浮球矩阵装置非常必要。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种分布式低成本的大型浮球矩阵装置，通过分布式计算，降低了对单台计算机的性能要求，实现了低成本、高可靠性，其中，具体技术方案为：

包括管理计算机、若干计算节点、若干浮球矩阵升降装置、以及连接各部件的通信线缆；所述管理计算机与若干计算节点通过以太网互联通信，管理计算机是系统唯一的中心节点，对应多台计算节点；所述若干计算节点是对等关系，结算节点之间互相独立；每台计算节点通过CAN总线连接若干浮球矩阵升降装置。

上述的分布式低成本的大型浮球矩阵装置，其中：每台计算节点管理100台浮球矩阵升降装置。

上述的分布式低成本的大型浮球矩阵装置，其中：浮球矩阵通过管理计算机运行浮球矩阵管理软件管理，计算节点通过计算节点计算软件进行管理，所述浮球矩阵管理软件开放1个通信端口，若干计算节点的计算软件通过TCP协议连接至上述端口，实现消息的双向通信。

上述的分布式低成本的大型浮球矩阵装置，其中：所述浮球矩阵管理软件包括场景文件解析模块、消息发布模块、消息处理模块、定时监控模块。所述场景文件解析模块完成浮球矩阵场景数据的解析，将数据从计算机存储介质载入内存；所述消息发布模块，实现了一套消息订阅发布机制，同步的将消息发布给若干计算节点；所述消息处理模块，监听所有请求消息，处理完毕后将消息返回给请求模块；所述定时监控模块，负责软件的状态监控、消息超时监控功能。

上述的分布式低成本的大型浮球矩阵装置，其中：所述计算节点运行的计算软件包括消息收发模块、协议解析模块、CAN通信模块、定时模块、场景播放模块、以及一张记录若干浮球矩阵升降装置状态的数据表；所述消息收发模块与所述浮球矩阵管理软件通信，接收指令，并返回执行结果；所述协议解析模块实现以太网消息到CANopen消息的转换，把消息可靠的放置在CAN总线上；所述定时模块提供高精度的定时服务，实现浮球矩阵升降装置的实时控制；所述场景播放模块，管理若干数据队列，循环处理该数据队列；所述数据表记录了若干浮球矩阵升降装置的硬件状态、指令状态。

上述的分布式低成本的大型浮球矩阵装置，其中：所述浮球矩阵管理软件和计算节点计算软件，内部模块通信和外部组件通信全部采用消息事件触发方式。

上述的分布式低成本的大型浮球矩阵装置，其中：所述浮球矩阵管理软件和计算节点计算软件融合弹性部署，在单台计算机上部署，或者在多台计算机上部署。

本实用新型相对于现有技术具有如下有益效果：通过使用分布式系统架构，模块之间通信采用异步事件触发方式，在相同浮球矩阵节点规模条件下，显著降低了计算机性能要求，实现了一种低成本的浮球矩阵装置。

附图说明

图1为分布式浮球矩阵组成示意图。

图 2为浮球矩阵管理软件模块连接示意图。

图 3为计算节点计算软件模块连接示意图。

图 4为浮球矩阵软件消息链路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型提供了一种分布式低成本的大型浮球矩阵装置，包括管理计算机、若干计算节点、若干浮球矩阵升降装置、以及连接各部件的通信线缆；所述管理计算机与若干计算节点通过以太网互联通信，管理计算机是系统唯一的中心节点，对应多台计算节点；所述若干计算节点是对等关系，结算节点之间互相独立；每台计算节点通过CAN总线连接若干浮球矩阵升降装置；通常每台计算节点管理100台浮球矩阵升降装置。

所述管理计算机运行浮球矩阵管理软件，该软件只实现系统的节点管理、数据消息分发，不涉及数据处理和实时控制指令。

所述计算节点运行浮球矩阵计算软件，该软件完成多台浮球矩阵升降装置的实时运动控制，并且采用异步消息机制，避免长时间的阻塞消息，保证对浮球矩阵升降装置控制的实时性和稳定性。

所述浮球矩阵升降装置执行运动控制指令，并及时将运动状态上报给所述计算节点。

所述浮球矩阵管理软件开放1个通信端口，若干计算节点的计算软件通过TCP协议连接至上述端口，实现消息的双向通信。为提升消息通信的可靠性，该通信连接具备断开重连机制，从而保证消息传输的可靠性。

所述浮球矩阵管理软件包括场景文件解析模块、消息发布模块、消息处理模块、定时监控模块。所述场景文件解析模块完成浮球矩阵场景数据的解析，将数据从计算机存储介质载入内存；所述消息发布模块，实现了一套消息订阅发布机制，可以同步的将消息发布给若干计算节点；所述消息处理模块，监听所有请求消息，处理完毕后将消息返回给请求模块；所述定时监控模块，负责软件的状态监控、消息超时监控功能。

所述计算节点运行的计算软件包括消息收发模块、协议解析模块、CAN通信模块、定时模块、场景播放模块、以及一张记录若干浮球矩阵升降装置状态的数据表。所述消息收发模块与所述浮球矩阵管理软件通信，接收指令，并返回执行结果；所述协议解析模块实现以太网消息到CANopen消息的转换，可以把消息可靠的放置在CAN总线上；所述定时模块提供高精度的定时服务，实现浮球矩阵升降装置的实时控制；所述场景播放模块，管理若干数据队列，循环处理该数据队列；所述数据表记录了若干浮球矩阵升降装置的硬件状态、指令状态。

所述浮球矩阵管理软件和计算节点计算软件，内部模块通信和外部组件通信全部采用消息事件触发方式，由于不需要阻塞等待，因此显著提升了系统并发性能；在相同硬件性能条件下，可以管理更多的浮球矩阵升降装置节点，从而降低了浮球矩阵的成本。

所述若干计算节点可以快速实现以太网到CAN总线的协议转换，省去了CAN网关模块，实现了数据处理和协议转换的融合，降低了硬件成本，简化了部署方式，从而减低了浮球矩阵成本。

所述浮球矩阵管理软件和计算节点计算软件可以融合弹性部署，可以在单台计算机上部署，也可以在多台计算机上部署。对于具备一定系统软件设计能力的工程师，不难理解上述架构。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。