基于OSACA的开放式机器人控制体系结构的研究

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1、基于!"#$#的开放式机器人控制体系结构的研究李智刘宝霞青岛大学机电工程学院山东青岛%&&’()摘要：在!"#$#规范的基础上建立了开放式机器人控制器的体系结构，描述了构造该结构的关键技术。建立了相应的实验平台，并进行了相关实验来验证该结构的控制性能。关键词：开放性；机器人控制器；体系结构；!"#$#规范中图分类号：*+%,文献标识码：-文章编号：)’’).%%&（/%’’0）’0.’’&1.’,!"#$%&’(#"()*+&,-./"*-"#,*(0,(’("/--(+",(11*,’&2*$(+3!45423456237-89:684’2",&-"：#;9<=;8>?56@=

2、?@A>=9B>9C9@?9;@>9DD=>E8FG=H=D9<=G9;@5=C8F=9B!"#$#<>9@9?9DI*5=J=K@=?5;9D9LKAF=G@9?9;F@>A?@@56F8>?56@=?@A>=E8FG=F?>6C=GI#DF9，@5==:<=>6M=;@FE=>=G9;=@9H8D6G8@=?9;@>9D<=>B9>M8;?=I6*%7(,$2：!<=;8>?56@=?@A>=，>9C9@6??9;@>9DD=>，!"#$#<>9@9>9D平台较有影响的项目是美国的*N#P#+3和欧盟的!"#$#。)前言*N#P#+3在!P#$（!<=;P9GAD8>#>?5

3、6@=?@A>=$9;@>9DD=>）的基础机器人控制器的体系结构是指机器人信息处理和控制的上定义了一些核心模块，如任务协调模块、离散逻辑模块、过程总体结构，是机器人系统中所有结构模型及其相互关系的结构控制模块等等。但*N#P#+3并不定义具体的参考结构，它的化集合，它给出了系统的组成和指导系统实现的方法和步骤，工作是为每个模块定义#+3，并提供连接和集成这些模块的方决定了系统的整体行为和整体性能。从国内外的研究现状来法和策略。这样各个模块作为软插件从各处购来，系统集成者看，开放是机器人控制器体系结构的一个发展趋势，而目前存的工作就是将各个目标文件连接起来，无需在每次使用时都要在

4、的问题是尚没有一种结构是依据一个标准的通用规范建立从头开始编译和连接。!"#$#是欧盟于)QQ%年在N"+R3*计划的，因此很难真正保证系统的开放性。内起步研究的，主要目标是确定一种开放式控制系统的体系结构，着重机床的数控系统。!"#$#定义了开放式体系结构的系%开放式体系结构的定义及基本要求统平台，并给出了分层的参考结构，用户可以方便的在此基础在暂且没有一个统一定义的前提下，这里遵循3NNN的规之上对系统进行重新配置、修改或扩充。定：一个开放式的系统必须具备不同应用程序能很好地运用于不同供应商提供的不同平台之上的能力、不同应用程序之间能够相互操作的能力和一致的用户交互风格。根据

5、这一规定，开放式机器人控制器必须是一个全模块化的体系结构，如图)示，其中#!为应用程序模块（#>?56@=?@A>=!CO=?@）。根据上述开放式机器人系统的定义，可以推出在构筑一个开放式体系结构时应具备的条件和遵循的标准，见表)。由此，一个开放式系统，首先应具备系统功能模块化的参考结构，并具有定义了标准协议的通讯系统，使得各个功能模块能通过#+3来相互交换信息并相互操作。同时，系统还应具备一个实时的配置系统，使得各个功能模块无论在系图)开放式机器人控制器体系结构统运行之初还是之间都能够被灵活地配置。比较以上两种开放式体系结构，*N#P#+3虽然定义了每个表)开放式机器人控制器的

6、需求分析模块的#+3接口，但它不提供系统平台和确定的参考结构，每个开放式特点系统的要求模块的#+3定义必须考虑与其它模块的#+3接口，系统的可扩相互操作性具有标准协议的通讯系统充性与可维护性不强。而!"#$#提供通用的系统平台，用户定可移植性系统平台提供统一的应用程序接口#+3义模块时只需考虑自己模块#+3的定义与系统平台一致即可。系统功能模块化，配置系统能实时增减功能可缩放性因此，这里选用欧盟的!"#$#体系结构，在其系统平台之上研模块究并开发开放式机器人控制器。具有统一的#+3，配置系统能实时适配功能可互换性模块,!"#$#开放式体系结构0开往式体系结构系统平台的选用!"#$

7、#体系结构分为两个部分：应用软件和系统平台，如图%示。系统平台的核心软件主要包括三个部分：操作系统、通从图)可知，在一个开放式的机器人控制器体系结构中，讯系统和配置系统。它们通过统一的应用程序接口#+3向应用最重要一层是开放式系统平台。当前国际上研究开放式系统软件提供服务。定义和使用标准的!"#，可以实现系统集成者和可互换性，而实现这些特征的机制是系统平台所提供的配置和应用软件开发者所需要的应用程序的可移植性、模块之间的系统。配置系统既要保证控制系统中!%模块的增减具有灵活互操作