一般工業(yè)機器人公司都有自己獨立的開發(fā)環(huán)境和獨立的機器人編程語言,如日本Motoman公司、德國KUKA公司、美國的Adept公司、瑞典的ABB公司等。很多大學(xué)在機器人開發(fā)環(huán)境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作,提供了很多開放源碼,可在部分機器人硬件結(jié)構(gòu)下進(jìn)行集成和控制操作,目前已在實驗室環(huán)境下進(jìn)行了許多相關(guān)實驗。
目前機器人控制器多采用計算能力較強的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片組成。在機器人運動控制器方面,其研究主要集中在美國和日本,并有成熟的產(chǎn)品,如美國DELTATAU公司、日本朋立株式會社等。其運動控制器以DSP技術(shù)為核心,采用基于PC的開放式結(jié)構(gòu)。
ABB機器人控制器IRC5由一個控制模塊和一個驅(qū)動模塊組成,可選增一個過程模塊以容納定制設(shè)備和接口,如點焊、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6軸機器人外加伺服驅(qū)動工件定位器及類似設(shè)備??刂颇K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,隨著計算機處理技術(shù)的進(jìn)步能隨時進(jìn)行設(shè)備升級。
庫卡開發(fā)了一個全新的、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)。這個系統(tǒng)架構(gòu)中集成的所有安全控制(SafetyControl)、機器人控制(RobotControl)、運動控制(MotionControl)、邏輯控制(LogicControl)及工藝過程控制(ProcessControl)均擁有相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)設(shè)施并可以對其進(jìn)行智能化使用和分享。KUKA機器人控制軟件運行于WindowsXP+VxWorks平臺,既可以提供良好的人機交互界面,又能提供精確的實時控制。
Keba與ABB和庫卡不同,她不是機器人生產(chǎn)商,他的產(chǎn)品是工業(yè)級伺服控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度機器人的控制,該控制系統(tǒng)中通過VxWorks平臺或者Windows+RTX實時擴展平臺保證軟件運行環(huán)境的實時性,通過運動規(guī)劃和運動控制單元可以實現(xiàn)對總線式伺服驅(qū)動器的控制,從而達(dá)到對機器人的精確控制。通過上述分析,可以得到如下表所示的各國機器人標(biāo)桿廠商其機器人控制系統(tǒng)在實時性,運動控制功能以及可擴展性等方面的比較。
VxWorks中運行了兩套軟件,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)機器人的運動控制,包括機器人的軌跡規(guī)劃和插補操作,而SoftPLC則負(fù)責(zé)外圍信號采樣、邏輯控制等功能。
從機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,對機器人軟件開發(fā)環(huán)境有兩方面的需求。一方面是來自機器人最終用戶,他們不僅使用機器人,而且希望能夠通過編程的方式賦予機器人更多的功能,這種編程往往是采用可視化編程語言實現(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。