ROS-Industrial_ros industrial

随着的不断进步， 机器人控制将有更多的选择，包括使用开放式控制软件控制多个供应商的机器人，采用可编程逻辑控制器（PLC ）以及非机器人控制器。　　
　　机器人可以胜任更多的工作
　　如果现有的工具在使用上缺乏灵活性，且不能支持机器人应用，那么是时候升级你的工具了。通过开源的机器人操作系统和软件，机器人可以在更广泛的工业领域大显身手。这也正是美国西南研究院（SwRI）推出ROS-Industrial的初衷。
　　机器人应该在更多的领域得到广泛的应用，为此SwRI推出了开源的工业机器人软件ROS-Industrial，并建立了相关的工作组，以扩大机器人技术的应用和提高机器人的互操作性。 ROS是机器人操作系统的缩写。去年12月5日的季度会议上，SwRI制定了ROS-Industrial未来发展的大方向，审核了新的机器人技术，并公布了相关的工作成果。
　　根据美国机器人工业协会（RIA）的最新统计数据，机器人应该能胜任更多的工作，来自SwRI机器人和自动化工程项目高级研究工程师Shaun Edwards这样认为。 ROS-Industrial软件的核心目标就是通过标准的机器人界面和扩展的机器人操作系统（ROS）拓宽机器人的应用领域。来自去年7月份的统计数据显示，贡献者为该计划撰写了超过30个程序，将近100,000行代码，其中27%为注释。
　　“我们想做的就是限制对ROS-Industrial编程所需要的技能的数量。往这个方向努力的第一步就是BRIDE。”Edwards说。
　　BRIDE是一个合成词，是BRIC（机器人最佳实践）和IDE（集成开发环境）的缩写。BRIDE为元模型在Eclipse平台下提供了定义和转换的框架。目前，它支持Orocos和ROS 。
　　更简单的机器人工具链
　　Fraunhofer IPA工业机器人部门项目经理Alexander Bubeck将BRIDE描述为基于模型的软件开发工具链。当前，工业和服务机器人软件开发方面的挑战主要包括：代码复用率低，需要创建更易于理解的代码，以推动标准和最佳实践的更广泛应用；缩短学习曲线；以及允许分布式开发等。ROS在降低对机器人编程的学习曲线方面的表现非常出色，加入 模型驱动工程（ MDE ）将使流程更加简洁。
　　通过创建一个模型驱动工程组件框架层，从底部的组件到元模型层（采用统一建模语言UML，在它上面是元元模型层），机器人软件工程将得以更好地实施。Bubeck说，我们的目的是将编程中出现的问题细化，如计算、通讯、协调和配置，最终实现代码可以在制造商之间共享。例如：一些制造商虽然提供了软件库，但描述相同功能的软件组件并不能跨平台重复使用，必须重建。设想一下，如果木材、管线、窗户和设备都是采用定制化的规格设计，那么建造一间房子的成本要贵出多少？

　　为了更高的效率
　　Fraunhofer IPA公司的Florian Weisshardt描述了一家来自欧盟的工厂一天的工作状态，该工厂现在有超过18个合作伙伴，以及超过800万欧元的预算。该项目的目标是开发新的技术和商业模式，以减少工厂安装时间（从几个月缩短到一天）和相关成本。可能的时间安排如下：
　　首先，分析工作流程，然后为工作设计自定义组件，打印三维组件。上午8点，将所有组件发货到工厂。上午10点卸载，并开始自我校准。下午12点培训和教育。下午4点结束。
　　为了减少时间、精力和成本，集成的工具链需要开发、测试、安装和部署机器人的软件组件。公司预计今年6月推出一个工作原型 控制工程网版权所有，10月发布第一个原型，并在2015年10月推出最终版本，Weisshardt说。

　　ROS的最新进展
　　Yaskawa美国公司莫托曼机器人事业部高级项目工程师Eric Marcil介绍说，该公司在今年早些时候发布了ROS界面，并预期在明年上半年发布更新版本，新版本将覆盖莫托曼双臂机器人在内的ROS。
　　Caterpillar公司的自动化工程师Joe Spanier推荐了一款针对运动规划的ROS应用软件——MoveIt！。它更适用于ROS的驱动程序，可用于激光扫描仪，在焊接应用中这将通过省去机器人触摸感测环节，从而节省时间。
　　来自加拿大国家研究委员会机器人和自动化研究室的Jason Michel Lambert，正在负责与ROS相关的硬件在环和快速原型工作。他对ROS实时界面非常感兴趣，并正在与Kuka和Comau公司一起致力于这方面的研究，使ROS更接近工厂底层应用。
　　荷兰Delft机器人研究所的研究员Gijs vd Hoorn介绍说，目前该研究所支持Fanuc堆栈，MoveIt！组态和动态插件。未来的工作将包括改善Fanuc驱动器，并支持扩展到更多的制造商和输入/输出设备。随着一些机器人加强了关节力矩和工具的力反馈功能， ROS将可以适用于更多的组装和磨削应用。
　　Los Alamos国家实验室博士后研究助理Brian O'Neil，正在致力于为零件无法在预定时间前固定或者定位不准确的情况寻找更好的自动化装配方案。
　　ALTEN Mechatronics公司正在开发一个图形化的用户界面，使ROS适用于工业应用，预期在2014年发布新产品。
　　一名来自佐治亚理工学院的机器人博士研究生Kelsey Hawkins，正在为Universal Robot公司研发一款驱动产品，旨在为机器人提供更快的控制回路。ROS为管理新的控制回路提供了界面，而不需要让机器人停下来测试新控制器。
　　SwRI研究院在去年10月发布了更具指导意义的ROS-Industrial教程、文档、培训材料和代码审查 www.cechina.cn，以进一步推广ROS的应用。
　　基于PLC的控制vs.专有的机器人控制器
　　对于已经使用PLC来
实现其他机器控制功能的设备来说，将机器人控制集成到PLC中可能是一个更明智的选择，而不是依赖由机器人制造商提供的机器人控制器。
　　随着越来越多制造业企业发现机器人物料搬运解决方案在生产设施和配送中心应用上的优势，有一个问题必须要考虑清楚，就是如何最好地控制机器人。机器人原始设备制造商（OEM ）们通常将其自己的控制器集成到机器人中，不过最新的技术发展，让人们有了更多的选择，比如通过PLC来控制机器人。
　　对于已经使用PLC来实现其他机器控制功能的设备来说，将机器人控制集成到PLC中，而不是依赖于OEM厂商提供的专有控制器可能是一个更明智的选择。

　　机器人控制变得更容易
　　大部分工程师和技术人员对PLC都有所了解 ，因此可以在基于PLC的机器人系统轻松实现读取和故障排除，而无需学习机器人OEM厂商的专有控制语言。尽管操作人员仍然需要了解如何操作机器人，但利用现有的PLC知识，可极大地减少管理、维护和操作机器人系统所需的培训时间。 PLC控制可以使操作进一步简化：
　　■ 通用编程控制（软件，电缆等）；
　　■ 通用软件接口；
　　■ 通用的程序备份/恢复方法；
　　■ 通用的程序文档。

　　简化机器人控制界面
　　机器人物料搬运解决方案往往是复杂的系统，需要整合机器人与非机器人系统。常见的系统组件包括进料和卸料输送机、托盘供应机和搬运车。过去的情况是PLC控制非机器人系统部件，机器人控制器必须与系统控制器接口 www.cechina.cn，通过数据信号交换和互锁来实现所需的功能。根据应用的复杂性，与不同的控制模块接口可能会带来相当大的挑战。
　　新的方法是将机器人和其他系统组件的控制集成到同一个PLC中，这样既避免了单独的控制系统之间的接口问题，也大大降低了系统的复杂性。例如，一个控制器可以使用相同的硬件和软件平台处理多个工艺和设备，不但降低了OEM厂商的集成和开发成本，也削减了最终用户的生命周期成本。
       
　　共享控制架构
　　与其他设施的机器控制一样，基于PLC的机器人控制也使用相同的控制架构 控制工程网版权所有，从而实现在一点上对传统的自动化设备和机器人进行控制。与同一控制面板中的其他硬件一样，机器人控制使用相同的绘图命名法（线数、编号等），这降低了控制系统设计的复杂性。采用共同控制架构的其他好处包括：
　　■ 简化故障排除和维护；
　　■ 减少面板尺寸；
　　■ 简化培训；
　　■ 通用备件。
　　简化机器人通讯
　　大多数专有的OEM控制器都通过输入/输出（I/O）模块实现机器人控制器与PLC之间的通讯。然而，采用基于PLC的机器人控制省去了这种额外的通讯，取而代之的是直接与机器人的I/O接口通讯，操作就像控制系统中的任何其他I/O通讯一样简单。除了简化I/O通讯以外，基于PLC的机器人控制使运营商能够使用适用于PLC的硬件、I/O以及通讯协议，而无需适用于OEM控制器。相比于OEM控制器，基于PLC的机器人控制支持更广泛的I/O硬件和通讯协议这样做，因此更容易适应并与更多的系统控制应用程序进行集成。

　　统一的界面
　　通过基于PLC的机器人控制，人机界面（HMI）能够与系统始终保持一致，示教器也不再显示机器人控制器的主界面。报警系统、故障记录、数据监控以及所有其他功能现在直接与机器人控制器接口。独特的故障和自定义操作也可以被添加，并直接改变到机器人控制器。人机界面可聚焦特定应用程序，并具有更灵活的架构，从而简化了对操作人员的培训。

　　降低维护和升级成本
　　生产设施需要集成多种类型的机器，通常在填料、包装、码垛、包装和输送机领域的应用多倾向采用基于PLC的控制。如果每个OEM设备都采用一个独特的控制方案，集成的系统可能具有功能性，但那对于维护和升级来说就是一场梦魇。出于这个原因，绝大多数厂商都会选择适用于控制器和OEM硬件的控制方案。
　　一个好的通用的控制系统，可以让升级和维护变得更简单，并降低总成本。将机器人控制器集成到基于PLC的控制系统不仅可以为终端用户节省单独的机器控制设计所需的额外成本，还能够降低总体拥有成本。

　　更高的兼容性
　　由于OEM机器人控制器属性以及相关培训的要求都具有特殊性，许多厂商都更倾向于使用既有品牌的工业机器人。由于不愿意支持多机器人品牌或不同的OEM控制接口，阻碍了很多企业选择最适合的机器人模型。基于PLC的机器人控制器能够适用于多个品牌，最终用户在选择未来的解决方案时，不用再“锁定”最初的机器人品牌。
　　基于PLC的机器人控制为机器人集成商引入了一套新的决策机制。尽管有一定的优势，系统集成商以及其他厂商有的时候会发现基于PLC的控制也并不总是最好的选择。考虑到大量安装基础和高度专业化的应用需求，机器人密集型环境，如汽车行业，可能不愿意放弃原有的OEM控制器。此外，一些机器人OEM制造商也不提供基于PLC的控制器。
　　当决定选择何种机器人控制器时，必须考虑可用性、功能性和成本。如果机器人需要与大量的PLC控制的设备接口时，并具有熟悉PLC控制的技术人员，采用基于PLC的控制方法显然比专有的OEM控制器更节省运营和维护的成本。一个有信誉的机器人集成商将致力于为客户提供最适合的最终解决方案，无论是基于PLC还是OEM。
　　工业PC让机器人集成更简单
　　硬件和软件的进步，如多核处理器和工业以太网技术的发展，使工程师能够将运动控制、通讯技术以及人机界面集成到更具成本效益的机器人解决方案中。
　　在原有良好的控制基础上，加入开放式控制硬件和软件，可以带来更好的机器设计，实现与机器人的无缝集成。对于机器制造商来说，可能是一个“改变游戏规则”的机遇，将机器人技术整合到更多的应用中去，即使是那些对成本最敏感的应用领域。
　　通过与整体自动化系统共享，用户可以减少布线、网络和软件平台的费用，同时显著减少机器占用空间。这带来了更高性能的机电一体化和机器人解决方案，尤其是在对变化的产品流进行包装和复杂的物料输送情况下。
　　以前，大多数机器控制架构采用的是独立的机器人控制器实现机器人的运动控制。这样就需要与通用机器控制不同的单独编程，以及特定工程的通信基础设施，每个应用都需要定制化的型材。
　　然而，今天，机器人以及其他运动控制已经可以通过工业PC（IPC）工作，并在同一软件环境下编程。现在很多IPC都标配了先进的多核心处理器，能够一台机器上实现所有自动化的控制，尤其是在机器人密集应用的场合，对机器人的灵巧度和速度有很高的要求。只要很小的一部分CPU处理能力就可以满足机器人运动控制的需要，留出了充足的储备用于其它功能，如测量、状态监测、视觉系统、丰富的多媒体文档、培训和教程资料。事实上，它可以轻松地在同一个控制器上运行两个或多个Delta机器人，通过电子齿轮、凸轮表、 G代码和其他标准运动 控制技术，协调多个机器人和辅助轴之间的运动控制，
　　另一种使能技术的发展也使得机器人设备得到了更广泛的应用 控制工程网版权所有，那就是诸如EtherCAT之类的工业以太网技术。在机器人领域中，EtherCAT网络已成为全球公认的标准，它让运动控制解决方案与机械的集成变得更加迅速。除了微秒级的通信速度和高精度之外， EtherCAT也带来了无需添加硬件和软件层的强大诊断功能。例如，EtherCAT可以自动检测系统中断，同时通过“动态及时处理”——一种灵活的数据处理机制，在进行网络通信的同时更快地解决问题。在网络上所有的EtherCAT设备可以独立接收和处理数据，无需更高级别的设备来轮询组网。
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