程序将此用户指令代码存入细分存储区M2C1;
在每个扫描周期内，应用层程序实时从存储区MlCl和存储区M2C1中顺序读取这两条用户指令代码；
在每个扫描周期内，中间层程序实时根据机器人Rl和机器人R2的固定参数和目标位姿ple、p2e，分别计算出机器人Rl和机器人R2的各关节实时运动控制数据。具体过程为:首先结合存储区E提供的机器人Rl和机器人R2的所有关节驱动模块返回状态数据，如:当前位置，当前速度，状态字等信息，进行机器人正运动学计算，分别求出机器人Rl和机器人R2的当前位姿Pls和p2s，运行速度等;接着调用库函数进行可达性分析，若目标位姿pie和p2e都可以以直线插补方式运动到达，则分别调用库函数对机器人Rl和机器人R2分别计算出当前周期位姿插补点Plt和p2t，然后调用库函数对机器人Rl和机器人R2分别求得的当前周期位姿插补点Plt和p2t进行逆运动学计算，最后输出求得的机器人Rl和机器人R2所有关节当前周期的运动控制数据。由中间层程序将机器人Rl和机器人R2的所有关节的运动控制数据存于存储区E的相应位置，从将第I台机器人的第I个关节RlJl的控制数据存入Eljlln，直至将第2台机器人的第k个关节R2Jk的运动数据存入E2JkIn;
在每个扫描周期内，设备层程序实时把存储区E中的控制数据输入区ElJlIn到E2JkIn的所有关节的控制数据，通过以太网按照EtherCAT协议以报文的形式传送到所有机器人且所有关节中去，并将所有机器人且所有关节中的状态数据送回存储区E中的状态数据输出区 ElJlOut 到 E2Jk0ut 中。
[0040]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种工业机器人群控系统，其特征在于，包括:一控制器、一与所述控制器相连的示教器，以及第I机器人至第η机器人，其中，η为大于等于2的正整数;每台机器人均包括:机械臂本体以及至少一个关节驱动模块；所述控制器以及每个关节驱动模块均设置有支持EtherCAT协议的以太网接口；所述控制器通过以太网线与所述第I机器人内的第一个关节驱动模块相连;所述第I机器人至所述第η机器人内的第一个关节驱动模块至最后一个关节驱动模块均通过以太网线依次相连;相邻的机器人中前一机器人内的最后一个关节驱动模块与后一机器人内的第一个关节驱动模块相连;所述控制器作为EtherCAT主站;所述第I机器人至所述第η机器人内的第一个关节驱动模块至最后一个关节驱动模块作为EtherCAT从站，通过所述控制器对所述第一机器人至所述第η机器人进行群控。2.—种基于权利要求1所述的一种工业机器人群控系统的工业机器人群控方法，其特征在于，按照如下步骤实现: 步骤S1:记所述工业机器人群控系统内机器人台数为η，根据以太网线连接顺序，第i台机器人记为Ri，第i台机器人的第j个关节记为Rijj，该机器人的关节数量记为k，结构构型记为1空间位姿记为口(1，7，2，01，02，03)，根据机器人关节数量1^确定空间位姿？内有效参数的个数； 步骤S2:将软件架构采用分层结构的控制器由底层到顶层分别划分为设备层、中间层、应用层以及用户层； 步骤S3:通过组态软件或通用可视化编程工具开发用户层程序，并为用户提供人机交互界面，且所述用户层程序包括:机器人配置界面Config模块、主选择界面Select模块以及用户指令代码输入窗口 Window(i)模块； 步骤S4:在所述控制器的内存区域分配一存储区域，记为M，用于实现在所述用户层程序与应用层程序之间进行信息交换，根据机器人数量η将所述存储区域M划分为η个存储区域，第i个存储区域对应第i台机器人，并记为Mi ； 步骤S5:通过由实时运动控制软件开发的应用层程序读取各个存储区域Mi中的机器人固定参数，选择并读取各个机器人当前待执行的指令代码； 步骤S6:通过由实时运动控制软件开发的中间层程序实施用户指令功能算法； 步骤S7:在所述控制器的内存区域分配另一片存储区域，记为E，用于实现在所述中间程序与设备层程序之间进行信息交换;根据机器人数量η将所述存储区E域划分为η个存储区域，第i个存储区域对应第i台机器人，记为Ei;按照关节数量k对所述存储区Ei进行划分，将第i台机器人的第j个关节记为EiJj;按照数据传输方向对所述存储区EiJj进行划分，将第i台机器人的第j个关节接收的控制数据输入区记为EiJjIn;将第i台机器人的第j个关节返回的状态数据输出区记为EiJjOut;所述中间层程序负责把计算所得的当前扫描周期内的每台机器人对应的每个关节的控制数据存于所述存储区E中El Jl In至EnJkIn的对应位置； 步骤S8:所述设备层程序在每个扫描周期内，实时把所述存储区E中的El Jl In至EnJkIn中的控制数据，以报文的形式通过以太网按照EtherCAT协议传送至每台机器人对应的每个关节驱动模块，并将每台机器人对应的每个关节中的状态数据送回至所述存储区E中的ElJlOut至EnJkOut 中。3.根据权利要求2所述的一种工业机器人群控方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述机器人配置界面Config模块用于配置每一台机器人的固定参数，且所述固定参数包括:所述关节数量k、所述机器人构型f以及关节运动范围；所述主选择界面Select模块用于选择确定进行示教操作的机器人Ri，选择后即调用该机器人对应的用户指令代码输入窗口Window(i)模块，并将所选择的机器人Ri的机器人固定参数传输给该用户指令代码输入窗口Window(i)模块;用户指令代码输入窗口Window(i)模块为用户提供规范化用户指令代码格式，并对指令代码进行编码以及功能定义。4.根据权利要求2所述的一种工业机器人群控方法，其特征在于，在所述步骤S4中，按照最大用户指令代码数量m对所述存储区Mi中指令代码存储区进行细分，并将第i台机器人第k条指令代码存储区记为MiCk;所述用户层程序负责把每台机器人固定参数和用户编写的各机器人指令代码存于存储区±或1的相应位置。5.根据权利要求2所述的一种工业机器人群控方法，其特征在于，在所述步骤S5中，将第i台机器人当前待执行的指令代码对应存储区Mi的位置指针记为Qi;所述应用层程序按顺序对各个位置指针Qi进行控制，选择所述存储区M中各个机器人当前待执行的指令代码的存储地址，然后读取所有机器人的当前待执行的指令代码，采用定周期扫描方式执行，即每个周期遍历扫描控制，并读取一次每一台机器人当前扫描周期内待执行的一条指令代码。6.根据权利要求5所述的一种工业机器人群控方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述中间层程序在每个扫描周期内，通过基于所述应用层程序提供的机器人固定参数和当前用户指令代码参数以及基于所述存储区E提供的每台机器人对应的每个关节中的状态数据，计算在当前扫描周期内的每台机器人对应的每个关节的运动数据;所采用的计算方法为:为不同构型以及不同关节数量的机器人编写用户指令代码执行函数库，每台机器人在运动过程执行用户指令代码时，均调用所述函数库中对应的库函数，完成机器人正运动学计算，运动所必需的中间点插补计算以及逆运动学计算，并得到各个关节实时运动数据，并转换成对应关节驱动模块匹配的控制数据。
【专利摘要】本发明涉及一种工业机器人群控系统及方法，系统包括：控制器,示教器，以及至少两台机器人；每台机器人均包括至少一个关节驱动模块；控制器以及各个机器人对应的关节驱动模块通过以太网依次线性连接；方法包括：根据以太网的连接顺序，标记机器人以及关节；通过控制器软件架构分层结构中每层程序实现相应的功能；在控制器存储区域分配不同的存储区域，完成不同层结构层之间的信息交换；通过以太网将控制数据传到各个关节驱动模块中，并将状态数据回传，完成机器人群控。本发明可以根据需求确定每台机器人种类，任意增减机器人总数，任意增加机器人外关节，可根据需求选配控制器，柔性好，扩展性强，资源利用率高，可靠性强，具有广阔的应用前景。
【IPC分类】G05B19/41
【公开号】CN105573253
【申请号】CN201610023068
【发明人】吴海彬, 叶婷婷, 周牧雄, 吕联林, 高裕强
【申请人】福州大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月14日