一般工業(yè)機(jī)器人公司都有自己獨(dú)立的開發(fā)環(huán)境和獨(dú)立的機(jī)器人編程語(yǔ)言,如日本Motoman公司、德國(guó)KUKA公司、美國(guó)的Adept公司、瑞典的ABB公司等。很多大學(xué)在機(jī)器人開發(fā)環(huán)境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作,提供了很多開放源碼,可在部分機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)下進(jìn)行集成和控制操作,目前已在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行了許多相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
目前機(jī)器人控制器多采用計(jì)算能力較強(qiáng)的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片組成。在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器方面,其研究主要集中在美國(guó)和日本,并有成熟的產(chǎn)品,如美國(guó)DELTATAU公司、日本朋立株式會(huì)社等。其運(yùn)動(dòng)控制器以DSP技術(shù)為核心,采用基于PC的開放式結(jié)構(gòu)。
ABB機(jī)器人控制器IRC5由一個(gè)控制模塊和一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊組成,可選增一個(gè)過(guò)程模塊以容納定制設(shè)備和接口,如點(diǎn)焊、弧焊和膠合等。配備這三種模塊的靈活型控制器完全有能力控制一臺(tái)6軸機(jī)器人外加伺服驅(qū)動(dòng)工件定位器及類似設(shè)備。控制模塊采用開放式系統(tǒng)架構(gòu),配備基于商用Intel主板和處理器的工業(yè)PC機(jī)以及PCI總線。由于采用標(biāo)準(zhǔn)組件,用戶不必?fù)?dān)心設(shè)備淘汰問題,隨著計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)步能隨時(shí)進(jìn)行設(shè)備升級(jí)。
庫(kù)卡開發(fā)了一個(gè)全新的、結(jié)構(gòu)清晰且注重使用開放高效數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)。這個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中集成的所有安全控制(SafetyControl)、機(jī)器人控制(RobotControl)、運(yùn)動(dòng)控制(MotionControl)、邏輯控制(LogicControl)及工藝過(guò)程控制(ProcessControl)均擁有相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)設(shè)施并可以對(duì)其進(jìn)行智能化使用和分享。KUKA機(jī)器人控制軟件運(yùn)行于WindowsXP+VxWorks平臺(tái),既可以提供良好的人機(jī)交互界面,又能提供精確的實(shí)時(shí)控制。
Keba與ABB和庫(kù)卡不同,她不是機(jī)器人生產(chǎn)商,他的產(chǎn)品是工業(yè)級(jí)伺服控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度機(jī)器人的控制,該控制系統(tǒng)中通過(guò)VxWorks平臺(tái)或者Windows+RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展平臺(tái)保證軟件運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時(shí)性,通過(guò)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制單元可以實(shí)現(xiàn)對(duì)總線式伺服驅(qū)動(dòng)器的控制,從而達(dá)到對(duì)機(jī)器人的精確控制。通過(guò)上述分析,可以得到如下表所示的各國(guó)機(jī)器人標(biāo)桿廠商其機(jī)器人控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性,運(yùn)動(dòng)控制功能以及可擴(kuò)展性等方面的比較。
VxWorks中運(yùn)行了兩套軟件,分別是RobotControl和SoftPLC,它們組合在一起構(gòu)成了控制系統(tǒng)軟件的核心。其中RobotControl是負(fù)責(zé)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制,包括機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和插補(bǔ)操作,而SoftPLC則負(fù)責(zé)外圍信號(hào)采樣、邏輯控制等功能。
從機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看,對(duì)機(jī)器人軟件開發(fā)環(huán)境有兩方面的需求。一方面是來(lái)自機(jī)器人最終用戶,他們不僅使用機(jī)器人,而且希望能夠通過(guò)編程的方式賦予機(jī)器人更多的功能,這種編程往往是采用可視化編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的,如樂高M(jìn)indStormsNXT的圖形化編程環(huán)境和微軟RoboticsStudio提供的可視化編程環(huán)境。