上述Delta機器人的關節(jié)空間軌跡規(guī)劃及其動力學軌跡優(yōu)化模型是對關節(jié)空間驅(qū)動 電機的軌跡規(guī)劃及其動力學優(yōu)化模型，動力學優(yōu)化后，減小了所需驅(qū)動電機力矩和功率 的峰值。由圖3-12可知，關節(jié)空間軌跡規(guī)劃擬合曲線經(jīng)過運動學正解轉換得到的工作空 間擬合曲線，在末端執(zhí)行器豎直方向運行階段，x方向的速度、加速度擬合曲線稍有抖 動，擬合曲線的加速度峰值相差較大?？紤]到工作空間的各種情況，例如，在某些特殊 情況下，抓取和釋放物體時豎直運行階段水平方向不能抖動，工作空間擬合曲線的加速 度峰值要求在一定范圍內(nèi)等，即要求機器人具有良好的工作空間性能。由于在工作空間 內(nèi)進行軌跡規(guī)劃得到的擬合曲線一般具有良好的工作空間性能，為了實現(xiàn)上述要求，本 小節(jié)將對Delta機器人進行工作空間的軌跡規(guī)劃。
為了保證Delta兩自由度高速并聯(lián)工業(yè)機器人高速、高精度的平穩(wěn)運行，必須選擇 合理的運動控制系統(tǒng)，本章節(jié)將會介紹Delta機器人使用的開源機器人操作系統(tǒng)ROS下 的硬件和軟件，包括視覺伺服、Galil運動控制卡、Copley驅(qū)動器、直驅(qū)力矩電機和基于 Linux系統(tǒng)的機器人操作系統(tǒng)ROS下的軟件控制界面，最后，通過實驗驗證上一章節(jié)中 三種軌跡規(guī)劃方法的實用性。
機器人操作系統(tǒng)ROS (Robot Operation System)是專為機器人軟件開發(fā)所設計的一套電腦操作系統(tǒng)架構，它是開源的元級操作系統(tǒng)（后操作系統(tǒng)），提供類似操作系統(tǒng)的服 務，包括硬件抽象描述、底層驅(qū)動程序管理、共用功能的執(zhí)行、程序間消息傳遞、程序 發(fā)行包管理，它也提供一些工具程序和庫用于獲取、建立、編寫和執(zhí)行多機融合的程序。 ROS的主要設計目標是便于機器人研發(fā)過程中代碼復用，是一個分布式的進程框架，執(zhí) 行程序可以各自獨立的設計，松散的、實時的組合起來[67]。
根據(jù)不同的應用場合，軌跡規(guī)劃又分為離線軌跡規(guī)劃與實時在線軌跡規(guī)劃，離線軌 跡規(guī)劃是基于環(huán)境先驗完全信息的軌跡規(guī)劃，完整的先驗信息只能適用于靜態(tài)環(huán)境，機 器人的離線軌跡規(guī)劃有其潛在的優(yōu)點，例如，在編程過程中，離線的軌跡規(guī)劃不需要占 用生產(chǎn)設備，因此，保證了自動化工廠大部分時間處于生產(chǎn)狀態(tài)；減小了對系統(tǒng)硬件的 要求，有利于降低系統(tǒng)成本；容易實現(xiàn)系統(tǒng)的柔性組態(tài)。
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國際標準IEC61131-3為工業(yè)控制系統(tǒng)提供了一個開放的、可重構的軟件模 型，它采用分層思想來構建軟件，按照“配置一資源一任務一程序”體系結構設 計軟件模型。一個配置相當于一個PLC軟件，每個配置可由一個或多個資源組 成；資源提供了運行程序所需的環(huán)境，創(chuàng)建多個資源同時運行多個獨立的PLC 程序，這突破了傳統(tǒng)PLC每次只能運行一個PLC程序的限制；任務則由資源進 行配置，通過控制程序來實現(xiàn)一定的功能。
本軟PLC運行系統(tǒng)由通信接口模塊、系統(tǒng)管理模塊、程序執(zhí) 行模塊、存儲模塊和I/O接口模塊五個模塊組成，每個模塊用于完成指定功能。 根據(jù)軟PLC運行系統(tǒng)的工作原理對每個模塊的任務進行了劃分：
多線程程序是指在一個進程中同時運行多個線程，每個線程完成不同的任 務。采用多線程編程可充分利用進程中的共享資源、減少進程切換所需的資源切 換、從而大幅提升CPU的使用效率，多用于需要花大量時間處理以及處理大量 10數(shù)據(jù)等耗時的應用程序。
本章通過分析精工系統(tǒng)的接口，在介紹SERCOS-III接口的基礎上，給出了 基于SERCOS-III接口的五軸精工加工中心的精工系統(tǒng)的整體結構，并對PLCI/0接 口硬件和軟件流程進行了設計，實現(xiàn)了軟PLC系統(tǒng)與I/O輸入輸出模塊的數(shù)據(jù) 交換。
本課題來源于中國科學院高速并聯(lián)工業(yè)機器人預研項目，并由寧波市國際合作項目 (2014D10008)、精工一代機械產(chǎn)品創(chuàng)新應用示范程(2014BAZ04784)、精密驅(qū)動控制技 術創(chuàng)新團隊(2012B82005)和寧波市自然科學基（2014A610084)支持。
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