基于pmac的开放式机器人控制系统

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1、基于PMAC的开放式机器人控制系统胡鹏,方康玲,刘晓玉(武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉430081)[摘要]以IPC+DSP作为六轴工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(ProgrammableMulti-AxisController)的开放式机器人控制系统。系统采用双微机分级控制方式和模块化结构软件设计，上级IPC负责整个系统管理和路径规划，下级PMAC则实现对各个关节的位置伺服控制和多个关节的协调控制。实践证明这种机器人控制系统运行平稳，具有良好的开放性和扩展性。[关键词]机器人控制；开放式结构；PMAC[中图分类号]TP24

2、2[文献标识码]A[文章编号]AnOpenArchitectureofRoboticcontrolsystembasedonPMACHUPengFANGKang-lingLIUXiao-yu(Collegeofinformationscience&engineering,WuhanUniversityofscience&technology,Wuhan,China,430081)Abstract:AnopenarchitectureofroboticcontrolsystembasedonPMAC(ProgrammableMulti-AxisController

3、)wasdesignedwithIPC(IndustrialPersonalComputer)plusDSP(Digitalsignalprocessor)structure.Withbi-processortwolevelstructureappliedandmodularsoftwaredesigned,HighlevelIPCisinchargeofpathplanningandsystemmanagement,WhilelowlevelPMACexecutespositionservocontrolofsinglejointandcoordinatedc

4、ontrolofseveraljoints.Therobotcontrolsystemrunssmoothlyinexperimentandhasexcellentlyopenandexpandingability.Keywords:Robotcontrol,Openarchitecture,PMAC机器人控制系统是一种典型的多轴实时运动控制系统。传统的机器人控制系统基本上是设计者基于自己的独立结构和生产目的而开发的，它采用了专用计算机、专用机器人语言、专用操作系统、专用微处理器的封闭式体系结构。这种结构的控制器存在制造和使用成本高，[1,2]开发周期长，升级换

5、代困难，无法添加系统的新功能等一系列缺点。本文介绍了一种基于PMAC运动控制卡的开放式结构机器人控制系统，采用IPC+DSP的结构来实现机器人的控制。这种机器人控制系统采用开放式硬件、软件结构，可以根据需要方便地扩展功能，具有良好的开放性和扩展性，能适应于不同类型机器人或机器人自动生产线。1机器人控制系统硬件构成开放式机器人系统从概念上应该是以公用平台为基础(如Windows)，但windows存在实[3]时性差的缺点，很难保证计算周期在毫秒级的伺服控制周期之内，为了解决这个问题，就需要使用运算速度快的DSP运动控制卡，让Windows运行相对慢一些的任务，而让

6、运动控制卡处理速度很快的运动伺服控制。在本文中，使用带双端口RAM的PMAC多轴运动控制卡，双端口RAM作为windows和PMAC之间的高速缓冲区，将IPC内存中的轨迹数据[4]下载到PMAC，或将关节位置的传感器信息和伺服系统的总体状态信息反馈回windows。[5]根据以上分析和开放式机器人控制器的基本设计思想，设计了如图1所示的机器人控制系统。系统采用双微机分级控制方式，即上级IPC负责整个系统管理、路径规划，下级PMAC则实现对各个关节的伺服控制。湖北省教育厅科研基金资助项目基金号：B200511007驱动机器人伺服电机单元PMAC传感器双端口RAM工

7、控机PC总线图1总体结构1.1PMAC多轴运动控制卡特点PMAC是美国DeltaTau公司遵循开放式系统体系结构标准开发的开放式可编程多轴运动控制器，它采用MotoloraDSP56001数字信号处理器作为CPU，利用DSP的强大运算功能实现1--8轴的实时伺服控制。在许多应用中,PMAC是一台计算机，能够同时执行多个任务并能正确地进行优先级的排序，使它能够在处理时间和任务切换的复杂性这两个方面减轻主机的负担。PMAC能适应多种硬件操作平台，能和主机以各种总线或串口方式通讯，适用于所有电动机，对不同电动机可提供相应的控制信号。标准的PMAC运动控制器提供了[4]

8、PID+速度和加速度前馈