基于以太網的工業機器人遠程信息通信處理研究

李建，武圳睿

（1.晉中信息學院，山西 晉中 030800；2.上海師范大學，上海 201418）

0 引言

目前，工業機器人的使用率還不高。工業遠程機器人的操作需要達到和專業操作員相同的靈活性，使各種基本動態功能滿足遠程無線通信和微處理器的要求，才能真正成功實現完全工業自動化。但是現有的大型工業應用機器人遠程自動通信事件處理技術能力有限，對于一些工業突發事件難以妥善處理[1]。同時由于給定值的任務配置具有信息多樣性強的特點，在不同工作管理環境、工作管理流程等中都可能需要不同的任務配置，因而對于提高操作員靈活性的調整性和處理任務能力等也提出了更高的技術要求。以太網在整個網絡體系當中所發揮的作用不容小覷。首先，以太網本身具有低成本和組網容易等特點，便于連接到Internet當中，并且以太網和其他服務器之間的連接非常方便，成本較低，這樣一來，就能夠很容易地將數據傳遍相關目的地。其次，以太網具有開放的架構，對于相關使用者而言，并不需要擔心受到產品制造商專屬網絡的限制，不同種類的設備在連接以太網的過程當中變得比較容易，將使用者的工作效率得到不斷提升。

1 遠程信息處理

1.1 硬件設置

研究對象為新型工業應用機器人，利用該數據接口系統能夠對轉矩、速度、位置以及驅動關節等信息進行遠程實時通信數據處理，并能夠使用125Hz的頻率實時進行數據讀取。另外，可以通過寫入插口將遠程網絡通信命令處理中的命令直接進行寫入或在應用程序運行循環中直接包含遠程網絡通信命令處理。遠程自動通信數據處理外部壓力傳感器系統采用大比例/力矩外部傳感器，集成在各種工業遠程機器人中。在各種遠程無線通信數據處理傳感器中，遠程無線通信數據處理中的f/t數據傳感器主要利用ainetbox來對使用行程的數據傳輸控制，對遠程無線通信數據處理以太網中的接口數據加以控制提供。

1.2 控制方案

主程序和各個線程并行執行，在機器人運行狀態中，同一時間內系統能夠執行不同線程命令加以處理遠程實時通信[2]。向姿態控制處理系統部分發送信息，通過線程部分進行處理，在遠程姿態控制信息當中，遠程數據通信中的主要處理手段包括用手指選擇變量參數x、y、z，方向選擇變量參數θx、θy、θz，選擇方向變量參數c1、c2等。不同標準姿勢的定位信息處理變量的具體用法主要分為：標準移動位置類型標準姿勢混合信息處理變量，包括圓形聯合立體空間、線性、圓形等和混合；遠程無線通信數據處理信息參考位置坐標標準姿勢定位信息處理變量，包括信息基礎參考坐標、工具參考坐標、用戶參考坐標；移動位置標準姿勢方向信息處理變量，主要目的是使用tcp表示目標處理位置；移動方向坐標姿勢定位信息處理變量，主要目的是使用tcp表示目標位置方向；遠程無線通信信息處理每個可選信息變量中，2個可選變量之間可以在圓形混合空間半徑、加速度、速度比等設置中同時加以組合應用，對于速度設置為0的特殊情況，根據系統默認設置參數加以執行。

通過系統用戶操作界面控制設備aopolyscop，在遠程網絡通信數據處理的控制操作系統中，對一種帶有遠程默認數據提供器的機器人編程語言的完全自動遠程控制程序進行遠程編寫，如圖1所示。利用遠程實時通信信息處理，通過以太網通信接口，對不同于一個機器人日常默認操作命令信息格式的遠程信息，通過遠程通用信息處理機制來進行實時接收和發送處理，進而對一個機器人日常需要同時執行的各種操作程序做出明確指示。在遠程電信通信信息處理程序中，主要在程序之前，定義一個ip口的地址和一個端口號，設置一個i/o網絡接口，啟動遠程通信信息處理機器的通信。線程1：為移動機器人根據tcpd的位置確定當前工作姿態，以0.5s的工作頻率，向遠程移動機器人連續信號發送；線程2：操作為根據主機收到的遠程主機通信信號處理系統命令，對主機i/o狀態手動檢查進行更改；線程3：將其作為安全保護措施，通過不斷手動檢查主機信號狀態來防止中斷主應用程序系統中的硬件移動。這些線程與主程序并行執行，所以，即使機器人的狀態是運動的，也可以同時處理不同的命令[2]。

1.3 遠程通信處理

本文的研究項目采用了基于dowindows8操作系統的一臺筆記本電腦軟件作為遠程網絡信息處理機，其信息處理器為基于英特爾icore3，ram為4GB，頻率范圍為1.7GHz，通過使用labviwe等軟件實現自動控制應用程序遠程進行通信數據處理。在這款軟件中，為手機用戶創建了一個可視的簡化操作界面，能隨時遠程連接到微處理器并觀察每個機器人的工作狀態和使用f/t速度傳感器的情況。同時，采用了不同的遠程控制通信文件處理控制方法分別用于創建手動遠程控制處理系統[3]，用戶由此能夠自由選擇向數控機器人手動控制處理系統用戶發送的遠程控制通信源并處理控制消息和讀取相應的文件格式[4-5]。

2 實施效果

采用遠程執行機器人針對每個釘孔自動進行裝配，并采用自動實驗分析方法對結果進行深入分析研究，通過自動裝配法的實驗，對遠程執行數據發送信息處理請求，機器人用于對發送特定數據信息處理請求的某一時間特定執行點和特定時間執行節點情況進行自動跟蹤分析檢查。在這一操作過程中，遠程控制外力測量信息處理系統會自動請求操作系統中的控制器和操作系統中的內部人員共同測量一個位于tc/tcp當前點的遠程外力。研究分析結果表明，第一次完全遠程無線射頻網絡信號處理分析采用這種射頻方法，平均工作持續時間大約為13.8ms。使用了可定義的polyscop表在遠程編寫內部數據應用程序中，對1個數據表的值在第四線程中的請求處理做了明確性的定義，從而利用定義的potcp協議對表中的每個請求處理功能夠進行實時性的響應。在這一線程中，主要線程分別包括了5條新的消息輸入命令，通過對1個單條消息輸入變量的參數進行分別設置，對以太網中的網絡線程中的每個單條消息輸入變量分別進行消息輸入輸出接收和消息輸出發送解釋。調用函數p_get_tcp_force()，向遠程用戶的機器端發送一次信息并讀取數據結果，最后一個進入讀取結果循環，對即將通過連接發送到來的遠程用戶信息數據進行二次讀取。而在半遠程命令執行器的方法中，則通常定義1.71ms的平均每次遠程執行整個過程中的時間。由此我們能夠明顯看出，采用半遠程的操作方法，能夠大大縮短系統執行它的時間。應用這一控制方法，是在自動機器人遠程控制管理系統、遠程監控機器人之間，實現了直接相互控制。

通過大量應用實驗室和案例分析研究，對不同經典設計器件方法執行相同設計器件離線裝配工作過程中，對所應用的不同類型經典設計器件中的離線運行時間自動控制和不同通用型微處理器的離線時間自動控制效果做出直觀性的對比。在其中釘孔這個自動裝配人的姿勢系統應用中，機器人裝配系統每天需要自動裝配完成5個不同類型裝配人的姿勢。其中，第一個開始運動動作姿勢也就是我們展示一個機器人從開始運動動作開始一直到最終運動結束的一個全過程的一個運動姿勢。利用2個夾緊掛釘柄的姿勢將左側兩根懸釘掛鉤緊緊地夾緊抓住，由于兩個掛釘位置末端兩個掛鉤柄在執行器上的位置不同，需要對兩個掛釘末端進行一個垂直上和角度上的接近，才能同時順利完成這個掛釘抓緊點和緊握兩個掛鉤柄的動作。

對數據傳入值和消息進行比較，需要1個基于檢查值的循環。對它的下一個寫入移動程序命令的執行觸發，是通過命令polyscopys寫入移動程序，對到達相應指定到達點的信號進行發出，代表移動機器人們所需要的指定姿態動作已完成。利用該處理方法進行作業，達到了12.45s的平均有效處理作業時間。在不同運動方法之間，機器人可以具有相同的運動加速度、速度等。在以遠程視覺圖像傳感器、f/t圖像傳感器系統為技術基礎的自動釘孔方法組配中，對完全遠程視頻信號自動處理兩種方法也可加以綜合運用[6]。根據不用外接中斷器的模型，采用直觀搜索算法，對孔接觸力模型做出直觀檢測。在軟件組裝作業任務中，主要任務包括7個主要步驟，將主要組件檢測孔、圖像圖片處理等也全部包括在作業執行后的時間中，達到了27～32s的主要作業執行時間。

3 結論

在現代工業遠程機器人的加工作業處理過程中，采用基于以太網網絡接口的遠程加工機器人，實現遠程加工信息實時通信遠程處理，完成加工作業遠程引導和自動指揮。通過充分應用這一技術方法，可在目前現有各種具有有限智能傳感器硬件接口的智能機器人自動控制處理系統中，將外部智能傳感器進行集成，進而可以達到自動引導控制算法更加智能的技術要求。通過這一研究方法，能在一些需要復雜制造工藝的工業應用中，對精密工業電子機器人技術加以綜合應用，如自動裝配精密工業電子及零部件等。將全遠程實時信息和半遠程實時信息應用在工業遠程機器人處理控制系統方法中，全遠程實時信息處理控制系統方法主要具有外部信息傳感器交換集成、保護人機運動、實時信息數據指導交替以及遠程實時信息處理控制等功能，插入式安裝時間大約為12.45s；半遠程實時信息處理控制系統方法主要具有遠程實時數據指導、外部信息傳感器交換集成、實時信息數據指導交替以及遠程實時信息處理控制等功能，插入式安裝時間大約為10.21s；在較典型的半離線控制方法中則只有一個實時數據指導，插入式安裝時間大約為7.38s。