目前的
机器人控制器,既包括运动规划和控制功能,也包括具体行业应用功能。在应用上存在以下两点制约:一是行业类应用与机器人的基础控制耦合程度深,不利于应用功能的开发、升级和转换;二是机器人控制器的接口能力和计算能力有限,对PLC/传感器/智能仪表/智能IO等周边设备接入和控制的支持差。
边缘计算控制器测试床实验平台的第一个目标是将机器人控制器分为边缘计算控制器和运动控制器两部分,以实现应用功能和运动控制功能的解耦。运动控制器提供运动规划和控制,并对边缘计算控制器提供标准交互接口。边缘计算控制器提供两方面的功能,一是机器人的标准服务,如安全、监控、智能诊断;二是具体的行业应用软件包,如码垛、点焊、弧焊等工艺包,多机器人协调、调度等机器人扩展服务。
边缘计算控制器测试床实验平台的第二个目标是提高机器人的接口能力和计算能力,使机器人能便捷的完成与PLC、各类传感器、智能仪表、智能IO模块等周边环境设备的数据交互。并通过提供计算能力,使边缘计算控制器可以完成工作站或生产线的控制功能,提高机器人的适用性。
基于以上两个目标,边缘计算控制器需要实现通信、数据和应用三个平台的建设:机器人的通信平台,使边缘计算控制器能便捷的完成与PLC、各类传感器、智能仪表、智能IO模块等设备的数据交互;机器人的数据平台,使机器人自身数据、工作站等环境数据得到有效的采集和管理,以应对行业应用统计和分析使用;机器人应用平台,通过搭载监控、智能诊断、安全等机器人服务,集成码垛、调度、点焊、弧焊等工艺包,扩展工业机器人应用领域,提高信息化程度和生产制造服务质量。
4 应用场景
工业机器人主要应用于生产制造车间,图1为生产制造车间控制系统的参考模型(参考ISA95生产制造控制和调度模型)。机器人设备作为执行装备处于Level 0,运动控制作为直接控制系统处于Level 1,边缘计算控制器实现流程控制和管理监控等功能,处于Level 2,它需要完成与底层直接控制设备的数据采集、监控,并进行流程控制,在数据交互、数据存储和应用控制三个层面进行功能的设计和开发。