基于PMAC運動控制卡的機器人控制軟件研究

李志丞

摘 要：PMAC運動控制卡是一款開放式可編程多軸運動控制器，利用PMAC運動控制卡的可編程多軸控制及開放的特性，對機器人實現控制系統軟件的開發，可以在機器人的操作和控制上更為簡便，功能模塊化的設計方便用戶對系統進一步開發和維護。

關鍵詞：機器人;PMAC;軟件開發

隨著社會的發展，機器人的在各方面的運用更為普遍[1]，機器人的控制功能更多，操作起來更容易。在控制方面，如何更高準確完成對機器人的控制，更簡單易懂的人機操作界面[2]，達成更高效的機器人控制要求，這是在機器人開發的過程中急需解決的問題。

1.PMAC簡介

PMAC是由美國生產的一種開放式多軸運動控制器，其包含了運動控制、內部運算以及離散控制等基本功能，通過這些基本功能與上位機形成信息通訊，實現PMAC與PC的交互。PMAC控制器的操作系統具有完全的開放性，內置了由Motorola公司提供的數字處理器DSP 56003。它在處理信息方面的伺服更新率能達到普通控制器的5倍以上。PMAC內部自帶程序緩沖區和旋轉緩沖區，適用于大程序的加工，并具有電子齒輪，隨動功能及位置捕捉等功能。

2.運動控制系統研究的意義

基于Windows平臺開發控制軟件可使用VC++作為開發工具。VC++編程軟件擁有強大的功能，在使用時靈活性強，具有很高的開發效率。利用Visual C++6.0軟件來進行控制軟件的開發，在開發時可以靈活定制，不受硬件的干擾，不需要對硬件進行更改，只需改變軟件的模塊，從新定義它們的映射關系就可以軟件功能實現更新替換。采取這樣的開發模式，不僅可以更高效快捷的完成功能的擴展，還可以利用到上位機更廣泛的資源，循環利用，節省人力資源。使用戶開發出的產品擁有獨特的功能特點，增加了自身的競爭力，從而達到控制器的潛力發揮最大化[3]。

3.運動控制系統的硬件結構

控制系統的硬件結構由操作模塊、運動控制模塊以及機器人本體這三個部分組成。從系統開發的時間周期和成本上考慮，可以采用模塊化控制的方法可以每一個控制模塊都能獨立出來，而每一模塊都有自己固定的功能，這樣的設計方案能得到更好的運行效率和可靠性。在操作模塊中的主體是PC機，PC機裝載著人機交互界面，從這里可以完成機器人第一級命令輸送，比如系統的初始化、設置變量的輸出、實時狀態位置的反饋信息等[4]。運動控制模塊是指PMAC運動控制卡，它主要是對各軸運動進行實時運算，并收集動態參數，伺服的驅動、程序的解析和高速數據的收集等各軸運動的實時性任務。模塊化機器人的本體模塊主要負責系統完全和實現抓舉的的任務，它主要步進電機、驅動器、手爪、行程開關以及編碼器這五個部分構成。

4.軟件控制系統設計

4.1軟件控制系統設計基本原則

在軟件的系統結構設計原理：根據整體到部分的原則，對功能進行總體歸類。首先，從它們的屬性動作類型和難易程度來劃分，對于每一模塊的功能分類好，然后把簡單的功能塊給添加到大的模塊功能框里。這樣的歸類可以使模塊進行簡單話，而這種層次分明結構緊密聯系的方式，在需要對模塊功能需要進行添加或修改時更方便。這樣處理起來更安全可靠。

4.2系統的軟件平臺

4.2.1 Microsoft Visual C++ 6.0

Visual C++是上個世紀末由美國微軟開發出的在基于Windows平臺下可以編寫應用程序的開發環境，隨著其版本的不斷更新，開發功能也更為強大，是程序員首選的應用程序軟件開發的首選工具。VB和VF也可以用來進行應用程序的開發，不同之處在于它們使用的開發語言。Visual Studio使用得最為普遍，Microsoft Visual C++ 6.0版本具有很好的穩定性。

Microsoft Visual C++ 6.0包含了MFC、ATL、COM等類庫，其中MFC是該軟件的核心部分。MFC主要是把程序以框架的形式進行封裝起來，生成Win32API的應用程序。所以使用MFC來開發程序比較簡單，只需了解其的各類結構，如文檔視圖類、窗口類的基本原理，以及各消息之間的流向關系。在編程的時候，只需要把函數寫進相應的程序框架里，然后再對各程序設置消息的映射先后順序，使用MFC進行應用程序開發可以省去大量寫代碼的時間，大大提高了程序開發的工作效率。

4.2.2 PMAC動態鏈接庫Pcomm32PRO

PMAC運動控制卡與Windows上層應用系統相互間的通訊是由Pcomm32Pro的通訊驅動程序來進行完成的，它由美國泰道公司所開發。利用Pcomm32Pro的通訊便捷性，在基于VC++開發平臺來進行運動控制系統的軟件開發，在人機交互界面的實用性更強，系統控制性能上處理得更好。在進行人機界面開發的過程中，主要是通過人機界面發送運動命令，使得PMAC與上層Windows之間產生通訊，從而調用動態函數鏈接庫中的函數來完成電機的驅動。

5.結束語

本文詳述了一種機器人控制系統，經過實驗證明這種基于PMAC運動控制卡的機器人控制系統可以滿足機器人運行的功能要求，大大提高了系統的工作效率，應用模塊化設計思想使其軟件系統具有很強的可移植性、拓展性和開放性。

參考文獻

[1]王東浩.機器人倫理問題研究[D].天津：南開大學，2014.

[2]昝杰.多自主移動機器人協作的關鍵技術研究[D].西安：長安大學，2014.

[3]吳偉.企業產品開發過程中的用戶參與研究[D].遼寧省：東北大學，2009.

[4]黃遜彬.開放式微細切屑數控系統研究[D].南京：南京航空航天大學，2012.