机器人控制器实时监控系统关键技术研究

摘要

随着机器人控制器产业的蓬勃发展以及ARM技术在控制领域的优越表现，越来越多的机器人控制器研发机构开始使用ARM系列单片机开发机器人控制器产品，基于ARM架构的微控制器成为机器人控制器CPU的主流。市场上涌现出一批性能卓越表现不凡的机器人控制器的同时也暴露出越来越多的问题：首先，使用单片机开发机器人控制器在开发阶段调试难度大、故障定位困难；其次，对于一些对可靠性要求较高的使用单片机开发的机器人控制器，现阶段仍没有类似于组态软件的成熟的监控方案。为此本文设计了机器人控制器实时监控系统，使用以太网接口与下位机通讯，实时监控下位机运行状态信息，辅助用户进行故障定位、确保控制器安全可靠运行。
　　本文主要完成了以下方面的工作：
　　1）提出了基于汇编编译器和以太网的机器人控制器实时监控系统架构。通过汇编编译器输出的指令地址对应关系确定当前正在执行指令，通过以太网获取下位机实时运行状态信息，最终通过WPF界面框架将数据展示给用户。
　　2）完成了控制器原型系统的开发。通过监控控制器原型系统的运行状态参数，检验机器人控制器实时监控系统的可行性。
　　3）设计并完成了机器人控制器实时监控系统的开发。包括工程管理模块、网络通讯后台服务程序、实时监控模块、历史查询模块以及控制器相关信息查询模块。可根据下位机传递的状态信息的不同对监控系统进行针对性的配置，使之可适用于不同的下位机。
　　4）完成了汇编编译器的设计。基于Engineer C集成开发环境规定的汇编指令格式，设计了针对Cortex M3系列处理器的汇编编译器。该汇编编译器在将汇编语言翻译成机器码的同时输出指令与地址对应关系文件，供机器人控制器实时监控系统调用通过PC值定位控制器当前正在执行的指令。
　　经过基本测试，所设计的机器人控制器实时监控系统运行正常，为后续开发提供了较好的支撑。