[發(fā)明專利]一種運動控制器多任務分工及數(shù)據(jù)交互方法

有效

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• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109454641B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 丁亮;楊廣曉;劉鵬飛;夏科睿;柴桂鋒;包鼎
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（合肥）國際創(chuàng)新研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京華際知識產(chǎn)權代理有限公司 11676
• 代理人: 李浩

本發(fā)明涉及一種運動控制器多任務分工及數(shù)據(jù)交互方法，來解決運動控制器中上位機通訊任務、機器人指令解釋器任務、指令規(guī)劃器任務、插補器任務、伺服通訊總線任務及系統(tǒng)監(jiān)控任務之間數(shù)據(jù)交互問題。該方法使得運動控制器中的各個邏輯處理模塊功能明確，同時采用信號量加鎖實現(xiàn)多任務同步，交互方式安全、穩(wěn)定，同時方法簡單可靠，計算量小。

【技術領域】

本發(fā)明屬于機器人運動控制領域，具體涉及一種運動控制器多任務分工及數(shù)據(jù)交互方法。

【背景技術】

目前，依靠運動控制器(卡)與伺服驅動器通訊來實現(xiàn)機器人或伺服電機的運動，已經(jīng)成為目前各大主流機器人、運動控制器廠商的選擇，其原理是運動控制器通過接收上位機傳來的機器人指令，進行機器人指令的解析，然后按照指令類型去選擇連續(xù)運動指令規(guī)劃、單條運動指令規(guī)劃及非運動指令規(guī)劃等算法；規(guī)劃信息傳遞給插補器后，通過不斷插補運算得到機器人/伺服電機的位置、速度、加速度數(shù)據(jù)，傳送給伺服驅動器來實現(xiàn)電機運轉，進而實現(xiàn)機器人運動。其中，運動控制器各個任務之間的數(shù)據(jù)交互流程，既實現(xiàn)各個邏輯處理模塊功能劃分清晰，又能保證各個線程間數(shù)據(jù)交互安全、穩(wěn)定，同時方法簡單可靠，一直是一個難以解決的問題。

此外，現(xiàn)有技術中的運動控制器雖然可以實現(xiàn)接收上位機指令，通過指令解析、插補運算及伺服通訊最終實現(xiàn)機器人運動；但是連續(xù)運動指令的前瞻規(guī)劃和運動插補由插補器完成，一定程度上造成了插補器任務工作負荷比較大、功能劃分不清晰，造成程序可擴展性、可維護性相對較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種運動控制器多任務分工及數(shù)據(jù)交互方法。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種運動控制器多任務分工及數(shù)據(jù)交互方法，包括以下步驟：

(1)初始化并啟動上位機通訊任務；所述上位機通訊任務包括從上位機下發(fā)到控制器的數(shù)據(jù)接收功能和控制器上傳到上位機的數(shù)據(jù)發(fā)送功能；

(2)啟動指令解釋器任務；所述指令解釋器任務包括語法分析、詞法分析和機器人指令隊列存儲；

(3)啟動規(guī)劃器任務；規(guī)劃器任務包括：讀取指令解釋器任務存儲的指令隊列和參數(shù)詞典，進行指令與指令參數(shù)的匹配，根據(jù)指令類型分別調用相應的指令接口函數(shù)(API)，實現(xiàn)運動指令規(guī)劃和非運動指令規(guī)劃；

(4)啟動插補器任務；所述插補器任務包括速度插補和插補數(shù)據(jù)環(huán)形隊列存儲；

(5)啟動伺服通訊任務；所述伺服通訊任務包括：根據(jù)上位機通訊任務接收到的機器人運轉模式來配置伺服的運轉模式，并從插補數(shù)據(jù)環(huán)形隊列中讀取插補結果，發(fā)送給伺服驅動器，從而實現(xiàn)伺服電機運轉；同時采集電機實際運行數(shù)據(jù)存入環(huán)形隊列；

(6)啟動系統(tǒng)監(jiān)控任務；所述系統(tǒng)監(jiān)控任務包括：運動控制系統(tǒng)中關節(jié)位置超限監(jiān)控、關節(jié)速度超限監(jiān)控及系統(tǒng)錯誤報警監(jiān)控等安全狀態(tài)監(jiān)控任務；

(7)建立指令解釋器任務、規(guī)劃器任務、插補器任務、伺服通訊任務之間的雙向同步信號。

進一步地，所述上位機下發(fā)到控制器的數(shù)據(jù)接收功能包括解析上位機發(fā)送的按鍵指令，以及接收上位機傳來的作業(yè)指令。

進一步地，所述控制器上傳到上位機的數(shù)據(jù)發(fā)送功能是從控制器讀取機器人數(shù)據(jù)上傳到上位機。

進一步地，所述指令解釋器任務接收到上位機通訊任務發(fā)送來的機器人指令后，對所述指令進行詞法分析和語法分析，識別錯誤語法和詞法，通過分析驗證無誤后，將機器人作業(yè)指令文件和指令參數(shù)文件轉換為指令隊列和參數(shù)詞典進行存儲，共同組成機器人語言程序的內(nèi)存語義模型，供規(guī)劃器任務逐條執(zhí)行。

進一步地，所述指令接口函數(shù)分為運動指令接口API和非運動指令接口API。

進一步地，如果規(guī)劃器任務調用的是運動指令接口API，則交由插補器進行速度插補。