基于TCP/IP協(xié)議實(shí)現上位機對UR機器人的遠程控制

　　2010年，德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界提出“工業(yè)4.0”的概念，即是以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰略旨在通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )空間虛擬系統—信息物理系統相結合的手段，將制造業(yè)向智能化轉型。所以，近些年許多工業(yè)自動(dòng)化廠(chǎng)商將自己的產(chǎn)品研發(fā)所考慮的一個(gè)重要方向定在是否能被遠程控制。另一方面，隨著(zhù)國內人工成本的不斷上升以及工廠(chǎng)人員流動(dòng)的不確定性，機器人產(chǎn)業(yè)是近幾年，相信也是未來(lái)幾年的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。所以對于工業(yè)機器人在工廠(chǎng)生產(chǎn)中的遠程控制，是一個(gè)機器人集成方面比較不錯的課題。我們知道，在工業(yè)機器人的隊伍中，UR機器人是第一家在工業(yè)環(huán)境下工作的人機協(xié)作機器人，它以輕便、簡(jiǎn)單、安全著(zhù)稱(chēng)。下面我們就來(lái)了解一下如何實(shí)現上位機對UR機器人的遠程控制。

2、UR機器人提供的基于TCP/IP協(xié)議的接口

　　TCP/IP協(xié)議源于1969年，是針對Internet開(kāi)發(fā)的一種體系結構和協(xié)議標準，目的在于解決異種計算機網(wǎng)絡(luò )的通信問(wèn)題。使得網(wǎng)絡(luò )在互聯(lián)時(shí)能為用戶(hù)提供一種通用、一致的通信服務(wù)。是Internet采用的協(xié)議標準?；赥CP/IP的通訊具有成本低、可靠性高、實(shí)用性強、性能高等特點(diǎn)，所以現在許多工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品都具有基于TCP/IP協(xié)議通訊的接口，從而實(shí)現設備與設備之間，設備與網(wǎng)絡(luò )之間的通訊。UR機器人在TCP/IP協(xié)議的基礎上，提供了豐富的接口用于與外部設備的交互，如表1所述。

　　端口接口描述

　　機器人作為服務(wù)器

　　502ModbusTCP協(xié)議，機器人作為服務(wù)器

　　22SSH/SFTP(安全文件傳輸協(xié)議)

　　29999Dashboard功能

　　30001第一客戶(hù)端端口，自動(dòng)返回機器人狀態(tài)與補充消息

　　30002第二客戶(hù)端端口，自動(dòng)返回機器人狀態(tài)與消息

　　30003實(shí)時(shí)反饋端口，自動(dòng)返回機器人狀態(tài)與消息，125Hz實(shí)時(shí)反饋接口

　　機器人作為客戶(hù)端

　　自定義由UR腳本函數定義

　　502ModbusTCP協(xié)議，機器人作為客戶(hù)端

表1UR機器人TCP/IP接口表

　　有了這些接口，上位機就可以遠程控制機器人。如圖1，簡(jiǎn)單描述了上位機對UR機器人遠程監控的系統圖。

圖1遠程控制系統圖

　　下面我們就來(lái)介紹UR機器人所提供的相關(guān)通訊接口，從而遠程控制機器人。

3、ModbusTCP端口

　　MODBUS是OSI模型第7層上的應用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類(lèi)型總線(xiàn)或網(wǎng)絡(luò )的設備之間提供客戶(hù)機/服務(wù)器通信。自從1979年出現工業(yè)串行鏈路的事實(shí)標準以來(lái)，MODBUS使成千上萬(wàn)的自動(dòng)化設備能夠通信。目前，繼續增加對簡(jiǎn)單而雅觀(guān)的MODBUS結構支持?；ヂ?lián)網(wǎng)組織能夠使TCP/IP棧上的保留系統端口502訪(fǎng)問(wèn)MODBUS。MODBUS是一個(gè)請求/應答協(xié)議，并且提供功能碼規定的服務(wù)。MODBUS功能碼是MODBUS請求/應答PDU的元素。

　　UR機器人既可以作為ModbusTCP服務(wù)器，也可以作為ModbusTCP客戶(hù)端，兩者的主要區別在于消息請求方的不同。在此，我們僅討論UR機器人作為ModbusTCP服務(wù)器的情況，如圖2所示。

圖2ModbusTCP服務(wù)器

　　既然UR機器人作為ModbusTCP服務(wù)器，它必定有一系列Modbus地址供上位機來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

　　地址類(lèi)型描述

　　0-33Register可以訪(fǎng)問(wèn)機器人的所有IO

　　128-255Register可配置寄存器

　　256-265Register機器人狀態(tài)

　　270-315Register關(guān)節位置、速度、電流、溫度、模式等信息

　　400-425RegisterTCP位置、速度、偏移等信息

　　768-770Register工具端狀態(tài)

　　0-159Bit可以訪(fǎng)問(wèn)機器人的所有IO

　　260-265Bit機器人狀態(tài)

表2Modbus地址簡(jiǎn)表

　　通過(guò)UR機器人的相關(guān)Modbus地址，我們可以訪(fǎng)問(wèn)機器人的很多信息，進(jìn)而可以把這些信息放到上位機上。下圖就是通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)Modbus地址，模仿Polyscope(UR機器人原版軟件），制作出來(lái)一個(gè)界面，當然我們可以通過(guò)這個(gè)界面監控并控制機器人的所用IO。