一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法技术

本发明专利技术公开了本发明专利技术公开了一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法，包括依次电讯连接的编辑模块、模型转换模块、部署模块、通讯模块、IEC 61499运行环境、机器人控制指令执行模块、伺服驱动模块、机器人；所述部署模块电讯连接监控模块，监控模块连接编辑模块；所述通讯模块电讯连接监控模块；本发明专利技术采用符合国际标准的图形化编程语言，替代了各种基于文本的专用机器人控制器编程语言，提高了开发过程的效率和控制程序的可移植性。基于模块化运行环境和标准化管理命令，能够实现工业机器人控制程序的在线动态重构，提高了机器人控制器的柔性。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法
本专利技术涉及工业机器人编程控制
，尤其涉及一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法。
技术介绍
多品种变批量的新型制造模式对制造装备的适应性和柔性提出了更高的要求，而工业机器人因其较高的通用性成为了新一代智能制造模式的关键部件和使能技术，在工业自动化控制领域将越来越多地取代传统的专用设备和解决方案。然而，开发和编写工业机器人控制程序，实现特定加工任务逻辑需要开发者具备较强的软件工程背景以及机器人理论基础。目前，大部分主流机器人控制器厂商均提供了适配其产品的机器人控制器开发语言用于辅助机器人控制程序开发，例如ABB公司的RAPID,Kuka公司的KRL，Fanuc公司的KAREL,Yaskawa公司的Inform,Comau公司的PDL2，Kawasaki公司的AS等。这些编程语言通常基于文本形式的指令，具有专用性，仅针对特定控制器类型，且抽象层次低，无法解决工业机器人控制程序开发的高门槛、易出错等难题。李新等人提出一种机器人编程语言(专利授权公告号：CN103386685B)，采用IEC61131标准梯形图语言实现机器人控制应用的开发，能够降低开发难度。然而，IEC61131标准缺乏对分布式系统的有效描述以及系统重构的支持，难以适应分布式制造场景下多品种变批量的新型制造模式。IEC61499标准是国际电工委员会针对IEC61131标准对于工业自动化领域存在的上述不足提出的新标准。IEC61499标准通过引入事件驱动和基于状态机的功能块组件模型，构建信息物理无关的功能块网络应用模型，并基于标准化管理命令实现应用模型的动态重构。因此，将符合IEC61499标准的功能块模型应用于机器人控制程序编程语言，能够有效地应对分布式制造场景下的可重构工业机器人控制程序开发所面临的挑战，提升开发过程的灵活性和效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法。能够以独立于厂商，符合国际标准的规范形式进行工业机器人控制程序的开发，简化控制逻辑的描述和通信功能的配置，并提供在线重构的支持，从而加速工业机器人的推广使用。本专利技术通过下述技术方案实现：一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法，包括如下步骤：1)通过编辑模块，在应用程序开发环境的编辑界面，以符合IEC61499国际标准的功能块网络的形式，对工业机器人的工作任务逻辑和通讯功能进行描述，基于功能块网络的描述方式用于控制机器人的空间轨迹与姿态，并配置工业机器人所采用的通讯协议与参数；2)开发环境的模型转换模块，将功能块图编程方式所得到的任务逻辑描述转换为基于可扩展标记语言格式的IEC61499标准管理命令；3)开发环境的部署模块将管理命令通过TCP协议发送至搭载符合IEC61499标准实时运行环境的工业机器人控制器，并启动开发环境的监控模块；4)工业机器人控制器内的IEC61499运行环境解析标准管理命令，与开发环境编辑界面所包含的功能块一一对应并进行实例化，加载功能块内部状态机和算法，采用事件驱动的机制运行功能块图网络，从而对伺服驱动器模块进行控制，带动机器人本体完成空间轨迹运动；5)IEC61499运行环境通过UDP协议或者WebSocket协议向监控模块周期性传输机器人控制器的状态；6)当IEC61499运行环境内功能块因出现故障需要替换或者因制造任务调整进行功能转变升级时，开发环境根据监控信息调整开发环境下的功能块网络拓扑结构或者参数，形成新的管理命令序列并重新下发，对工业机器人的控制器进行实时在线重构。上述步骤1)所述开发环境包括基于COM组件技术的PC端模块或者基于Web的浏览器端模块，支持TCP/UDP/WebSocket通讯协议。上述步骤2)所述模型转换模块能够读取并遍历开发环境内存空间中的功能块图网络，并根据IEC61499标准的管理命令生成相应的XML控制指令。上述实现步骤3)和步骤4)所需要的机器人控制器需要搭载符合IEC61499标准的运行环境，运行环境采用事件驱动的执行机制，对功能块图网络按照事件发送先后顺序进行调度。所述IEC61499标准运行环境支持TCP/UDP/WebSocket通讯协议用于实现与开发环境的部署、监控与重构交互，所采用的通讯协议和相应的通讯参数能够在开发环境里进行配置。所述IEC61499标准运行环境周期性地将所执行的功能块图网络的配置与运行状况以XML文本格式传送至开发工具，开发工具能够解析反馈文本并与本地编辑器的功能块网络信息进行对比匹配检查一致性，在存在不一致的情况下根据相应处理逻辑生成新的IEC61499管理命令并发送至控制器。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：采用符合国际标准的图形化编程语言，替代了各种基于文本的专用机器人控制器编程语言，提高了开发过程的效率和控制程序的可移植性。基于模块化运行环境和标准化管理命令，能够实现工业机器人控制程序的在线动态重构，提高了机器人控制器的柔性。附图说明图1为本专利技术分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法的整体框架图；图2为本专利技术的开发环境下功能块网络例子；图3为本专利技术的开发环境运行模式；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例如图1至3所示。本专利技术公开了一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法，包括依次电讯连接的编辑模块、模型转换模块、部署模块、通讯模块、IEC61499运行环境、机器人控制指令执行模块、伺服驱动模块、机器人；所述部署模块电讯连接监控模块，监控模块连接编辑模块；所述通讯模块电讯连接监控模块；该编程控制方法可通过如下步骤实现：1)通过编辑模块，在应用程序开发环境的编辑界面，以符合IEC61499国际标准的功能块网络的形式，对工业机器人的工作任务逻辑和通讯功能进行描述，基于功能块网络的描述方式用于控制机器人的空间轨迹与姿态，并配置工业机器人所采用的通讯协议与参数；2)开发环境的模型转换模块，将功能块图编程方式所得到的任务逻辑描述转换为基于可扩展标记语言(extensiblemarkuplanguage,XML)格式的IEC61499标准管理命令；3)开发环境的部署模块将管理命令通过TCP协议发送至搭载符合IEC61499标准实时运行环境的工业机器人控制器，并启动开发环境的监控模块；4)工业机器人控制器内的IEC61499运行环境解析标准管理命令，与开发环境编辑界面所包含的功能块一一对应并进行实例化，加载功能块内部状态机和算法，采用事件驱动的机制运行功能块图网络，从而对伺服驱动器模块进行控制，带动机器人本体完成空间轨迹运动；5)IEC61499运行环境通过UDP协议或者WebSocket协议向监控模块周期性传输机器人控制器的状态；6)当IEC61499运行环境内功能块因出现故障需要替换或者因制造任务调整进行功能转变升级时，开发环境根据监控信息调整开发环境下的功能块网络拓扑结构或者参数，形成新的管理命令序列并重新下发，对工业机器人的控制器进行实时在线重构。上述步骤1)所述开发环境包括基于COM组件技术的PC端模块或者基于Web的浏览器端模块，支持TCP/UDP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)通过编辑模块，在应用程序开发环境的编辑界面，以符合IEC 61499国际标准的功能块网络的形式，对工业机器人的工作任务逻辑和通讯功能进行描述，基于功能块网络的描述方式用于控制机器人的空间轨迹与姿态，并配置工业机器人所采用的通讯协议与参数；2)开发环境的模型转换模块，将功能块图编程方式所得到的任务逻辑描述转换为基于可扩展标记语言格式的IEC 61499标准管理命令；3)开发环境的部署模块将管理命令通过TCP协议发送至搭载符合IEC 61499标准实时运行环境的工业机器人控制器，并启动开发环境的监控模块；4)工业机器人控制器内的IEC 61499运行环境解析标准管理命令，与开发环境编辑界面所包含的功能块一一对应并进行实例化，加载功能块内部状态机和算法，采用事件驱动的机制运行功能块图网络，从而对伺服驱动器模块进行控制，带动机器人本体完成空间轨迹运动；5)IEC 61499运行环境通过UDP协议或者Web Socket协议向监控模块周期性传输机器人控制器的状态；6)当IEC 61499运行环境内功能块因出现故障需要替换或者因制造任务调整进行功能转变升级时，开发环境根据监控信息调整开发环境下的功能块网络拓扑结构或者参数，形成新的管理命令序列并重新下发，对工业机器人的控制器进行实时在线重构。...

【技术特征摘要】
1.一种分布式制造环境下的可重构工业机器人编程控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)通过编辑模块，在应用程序开发环境的编辑界面，以符合IEC61499国际标准的功能块网络的形式，对工业机器人的工作任务逻辑和通讯功能进行描述，基于功能块网络的描述方式用于控制机器人的空间轨迹与姿态，并配置工业机器人所采用的通讯协议与参数；2)开发环境的模型转换模块，将功能块图编程方式所得到的任务逻辑描述转换为基于可扩展标记语言格式的IEC61499标准管理命令；3)开发环境的部署模块将管理命令通过TCP协议发送至搭载符合IEC61499标准实时运行环境的工业机器人控制器，并启动开发环境的监控模块；4)工业机器人控制器内的IEC61499运行环境解析标准管理命令，与开发环境编辑界面所包含的功能块一一对应并进行实例化，加载功能块内部状态机和算法，采用事件驱动的机制运行功能块图网络，从而对伺服驱动器模块进行控制，带动机器人本体完成空间轨迹运动；5)IEC61499运行环境通过UDP协议或者WebSocket协议向监控模块周期性传输机器人控制器的状态；6)当IEC61499运行环境内功能块因出现故障需要替换或者因制造任务调整进行功能转变升级时，开发环境根据监控信息调整开发环境下的功能块网络拓扑结构或者参数，形成新的管理命令序列并重新下发，对工业机器人的控制器进行实时在线重构。2.根据权利要求1所述分布式制造环境下的可重构工业机器人编程...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迪，周楠，王世勇，万加富，张春华，张舞杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44