[发明专利]一种运动控制器多任务分工及数据交互方法

说明书

本发明涉及一种运动控制器多任务分工及数据交互方法，来解决运动控制器中上位机通讯任务、机器人指令解释器任务、指令规划器任务、插补器任务、伺服通讯总线任务及系统监控任务之间数据交互问题。该方法使得运动控制器中的各个逻辑处理模块功能明确，同时采用信号量加锁实现多任务同步，交互方式安全、稳定，同时方法简单可靠，计算量小。

【技术领域】

本发明属于机器人运动控制领域，具体涉及一种运动控制器多任务分工及数据交互方法。

【背景技术】

目前，依靠运动控制器(卡)与伺服驱动器通讯来实现机器人或伺服电机的运动，已经成为目前各大主流机器人、运动控制器厂商的选择，其原理是运动控制器通过接收上位机传来的机器人指令，进行机器人指令的解析，然后按照指令类型去选择连续运动指令规划、单条运动指令规划及非运动指令规划等算法；规划信息传递给插补器后，通过不断插补运算得到机器人/伺服电机的位置、速度、加速度数据，传送给伺服驱动器来实现电机运转，进而实现机器人运动。其中，运动控制器各个任务之间的数据交互流程，既实现各个逻辑处理模块功能划分清晰，又能保证各个线程间数据交互安全、稳定，同时方法简单可靠，一直是一个难以解决的问题。

此外，现有技术中的运动控制器虽然可以实现接收上位机指令，通过指令解析、插补运算及伺服通讯最终实现机器人运动；但是连续运动指令的前瞻规划和运动插补由插补器完成，一定程度上造成了插补器任务工作负荷比较大、功能划分不清晰，造成程序可扩展性、可维护性相对较差。

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明提出了一种运动控制器多任务分工及数据交互方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种运动控制器多任务分工及数据交互方法，包括以下步骤：

(1)初始化并启动上位机通讯任务；所述上位机通讯任务包括从上位机下发到控制器的数据接收功能和控制器上传到上位机的数据发送功能；

(2)启动指令解释器任务；所述指令解释器任务包括语法分析、词法分析和机器人指令队列存储；

(3)启动规划器任务；规划器任务包括：读取指令解释器任务存储的指令队列和参数词典，进行指令与指令参数的匹配，根据指令类型分别调用相应的指令接口函数(API)，实现运动指令规划和非运动指令规划；

(4)启动插补器任务；所述插补器任务包括速度插补和插补数据环形队列存储；

(5)启动伺服通讯任务；所述伺服通讯任务包括：根据上位机通讯任务接收到的机器人运转模式来配置伺服的运转模式，并从插补数据环形队列中读取插补结果，发送给伺服驱动器，从而实现伺服电机运转；同时采集电机实际运行数据存入环形队列；

(6)启动系统监控任务；所述系统监控任务包括：运动控制系统中关节位置超限监控、关节速度超限监控及系统错误报警监控等安全状态监控任务；

(7)建立指令解释器任务、规划器任务、插补器任务、伺服通讯任务之间的双向同步信号。

进一步地，所述上位机下发到控制器的数据接收功能包括解析上位机发送的按键指令，以及接收上位机传来的作业指令。

进一步地，所述控制器上传到上位机的数据发送功能是从控制器读取机器人数据上传到上位机。

进一步地，所述指令解释器任务接收到上位机通讯任务发送来的机器人指令后，对所述指令进行词法分析和语法分析，识别错误语法和词法，通过分析验证无误后，将机器人作业指令文件和指令参数文件转换为指令队列和参数词典进行存储，共同组成机器人语言程序的内存语义模型，供规划器任务逐条执行。

进一步地，所述指令接口函数分为运动指令接口API和非运动指令接口API。

进一步地，如果规划器任务调用的是运动指令接口API，则交由插补器进行速度插补。