[发明专利]机械臂实时控制系统

权利要求书

1.机械臂实时控制系统，其特征在于，包括实时操作系统(1)、非实时操作系统(2)、ROS系统(3)和通信总线(4)；

ROS系统(3)包括实时任务节点(3-1)和非实时任务节点(3-2)，且所述实时任务节点(3-1)配置于实时操作系统(1)中，所述非实时任务节点(3-2)配置于非实时操作系统(2)中；

所述实时操作系统(1)，用于提供实时线程，运行所述实时任务节点(3-1)；

所述非实时操作系统(2)，用于提供非实时线程，运行所述非实时任务节点(3-2)；

所述实时任务节点(3-1)，与通信总线(4)连接，用于下发周期控制指令至通信总线(4)；

所述非实时任务节点(3-2)，同时与通信总线(4)连接，用于下发非周期控制指令至通信总线(4)；

所述通信总线(4)，与机械臂各关节连接，用于将周期控制指令和非周期控制指令发送至相应的关节，或接收机械臂各关节的传感器反馈数据至ROS系统(3)。

2.根据权利要求1所述的机械臂实时控制系统，其特征在于，非实时操作系统(2)为Linux操作系统，实时操作系统(1)为Xenomai内核；

Linux操作系统中编译Xenomai内核，且Xenomai内核的优先级高于Linux操作系统中的Linux内核；为实时操作系统(1)提供小于1ms的实时运行环境；

且Linux操作系统和Xenomai内核均配置于工业PC机中。

3.根据权利要求1或2所述的机械臂实时控制系统，其特征在于，所述实时任务节点(3-1)包括ROS控制器；

所述ROS控制器，运行在实时线程中，用于向机械臂相应的关节发送周期控制指令，以实时控制机械臂。

4.根据权利要求1或2所述的机械臂实时控制系统，其特征在于，所述非实时任务节点(3-2)包括机械臂示教器、用户端上位机和ROS上层任务规划模块；所述非周期控制指令包括示教操作指令、用户控制指令和任务规划指令；

所述机械臂示教器，用于根据示教操作向机械臂相应的关节发送示教操作指令，以使机械臂达到相应的示教姿态；

所述用户端上位机，用于根据用户操作向机械臂相应的关节发送用户控制指令；

所述ROS上层任务规划模块，用于向机械臂相应的关节发送任务规划指令。

5.根据权利要求2所述的机械臂实时控制系统，其特征在于，通信总线(4)为EtherCAT总线；

所述EtherCAT总线包括SOEM主站(4-1)和EtherCAT从站(4-2)；

所述SOEM主站(4-1)，与EtherCAT从站(4-2)连接，用于接收周期控制指令和非周期控制指令，并发送至EtherCAT从站；或接收传感器反馈数据发送至ROS系统(3)；

所述EtherCAT从站(4-2)包括从站通信控制器(4-2-1)和从站处理器(4-2-2)；

所述从站通信控制器(4-2-1)，同时与SOEM主站(4-1)和从站处理器(4-2-2)连接，用于接收周期控制指令和非周期控制指令，并发送至从站处理器(4-2-2)；或接收传感器反馈数据，并发送至SOEM主站(4-1)；

所述从站处理器(4-2-2)，与机械臂各关节连接，用于根据周期控制指令和非周期控制指令对机械臂各关节进行闭环控制；或接收机械臂各关节发送的传感器反馈数据，并发送至从站通信控制器(4-2-1)。