ICS25.040.30 J28 中华人民共和国国家标准 GB/T32197—2015 机器人控制器开放式通信接口规范 Robotcontrolleropencommunicationinterfaceprofile 2015-12-10发布 2016-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅳ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 机器人控制器通信接口模型 1 …………………………………………………………………………… 5 复杂数据结构对象 3 ……………………………………………………………………………………… 6 设备属性对象 4 …………………………………………………………………………………………… 7 运动功能对象 9 …………………………………………………………………………………………… 8 输入输出功能对象 14 ……………………………………………………………………………………… 9 控制对象 18 ………………………………………………………………………………………………… 10 PDO映射 26 ……………………………………………………………………………………………… 11 程序管理对象 29 ………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 双机器人协调控制应用 31 ………………………………………………………… 参考文献 37 …………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/T32197—2015 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。 本标准主要起草单位:中国科学院自动化研究所、北京机械工业自动化研究所、北京航空航天大学、 沈阳新松机器人自动化股份有限公司、北京信息科技大学。 本标准主要起草人:景奉水、谭民、杨书评、刘颖、黎晓东、王思斯、黄民、陈友东、徐方。 ⅢGB/T32197—2015 引 言 建立机器人控制器开放式通信接口规范,具有如下两方面意义: a) 如果由两个不同机器人设备厂商提供的设备需要通信,那么需要对方提供设备通信接口文件, 而这些文件在形式上或者采用的术语可以有很大不同。通信接口规范就是要在功能和形式上 标准化设备互联的接口。通过采用这种方法,所有机器人设备厂商在制订设备通信接口文件 时采用相似形式,这样降低了系统集成的难度。 b) 采用通信接口规范的设备另一个优势是指导厂商生产标准化机器人控制器。标准化设备有众 多优点,但是最重要的理念是在进行系统集成时不依赖于特定设备。如果一个设备制造商不 能提供满足特定的应用需求,系统设计者可以选用另外一家设备提供商的产品。另一方面,设 备制造商也无需为每个用户制订专门协议。 机器人控制器开放式通信接口规范定义一类标准设备功能的通信接口。标准设备功能分为强制功 能和可选功能两类。每个支持本规范的设备都应支持强制功能。例如,支持该标准的机器人控制器提 供了“快停”功能来停止机器人操作。由于这一功能是强制的,任何支持开放式机器人控制器接口规范 的控制器接收到相同信息后都会马上停止机器人操作。通过在接口规范中定义可选功能,对设备的标 准化功能进行扩展。这种可选功能不强制所有设备都实现。然而,如果设备具有这种可选功能,那么它 必须遵循本标准规定的方式,以确保所有设备制造商以同样的方式提供扩展功能。 接口规范也为设备制造商预留了设备的特殊功能接口。这是因为不论本标准做得多么详尽,都无 法预知设备需要具备的全部功能。这一机制保证了本标准在短期内不会过时。 总之,通过定义设备强制功能来保证基本的操作;通过定义设备可选功能,建立了一定程度的柔性; 通过预留设备的功能接口,制造商不会被过时的标准所束缚。通过本标准的实施,可使机器人控制器用 户、机器人控制器集成商和机器人控制器生产商三者均受益。 ⅣGB/T32197—2015 机器人控制器开放式通信接口规范 1 范围 本标准规定了机器人控制器的开放式通信接口模型和规范。 本标准适用于通过基于对象字典的高速现场总线,例如以太网POWERLINK,与其他设备构成生 产线的机器人控制器。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T27960以太网POWERLINK通信行规规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 通信接口 communicationinterface 按一组规范进行工作的电路。经过通信接口可使一个设备与另一个设备进行数据交换。 3.2 机器人控制器 robotcontroller 与机器人本体相连,接收用户指令,并控制机器人本体动作的装置。 3.3 通信对象 communicationobject 网络传输的信息单元。机器人控制器同外部的交换数据包含在通信对象中。 3.4 过程数据对象 processdataobject;PDO 一种不需确认的服务信息,用于快速传输控制器实时数据。 3.5 服务数据对象 servicedataobject;SDO 一种需要确认的服务信息,用于配置控制器行为,以适应不同应用。 3.6 对象字典 objectdictionary 设备内的一个可通过网络访问的有序对象组,每个对象拥有一个16位的索引。 注:对象字典及其属性的定义参考GB/T27960中的9.2。 4 机器人控制器通信接口模型 4.1 机器人控制器模型 机器人控制器是与机器人本体相连,接收用户指令,并控制机器人本体动作的装置。机器人控制器 1GB/T32197—2015 上设有远程和本地工作模式选择开关,具备远程和本地两种工作模式。如图1所示,在远程模式下,设 备仅接收来自远程通信网络的命令信息并执行相应操作,但可通过远程网络或者本地通信网络发送状 态信息;在本地工作模式下,设备仅接收来自本地网络的命令信息,但可通过远程网络或者本地通信网 络发送状态信息。在同一时间,两种工作模式只能选一。 图1 机器人控制器模型 远程通信网络与本地通信网络在物理上是分离的。典型的远程通信网络如工业以太网、CAN等。 控制器通过远程通信网络连接PLC、工业计算机或者其他机器人控制器。典型的本地通信网络如 RS-232、以太网等。控制器通过本地网络连接手控盒等操控装置。不论是远程通信还是本地通信,都 可与机器人控制器的应用对象相关联,来控制机器人本体和相关工具装置的动作,获取机器人及其所处 环境的状态。 4.2 机器人控制器开放式通信接口模型 一个采用现场总线的机器人控制器远程通信接口模型如图2所示。机器人控制器在设备状态机的 控制下,外部主控设备的命令和数据通过总线通信接口,进入机器人控制器。如果每个机器人设备商采 用不同机器人控制器通信规范,即使采用同一种总线,来自不同设备商的机器人远程通信接口也是互不 兼容的,这为机器人系统集成带来了许多不便,增加了用户的培训和使用成本。为解决这个问题,机器 人控制器就需要具有一种开放的标准化通信接口。 基于对象字典的通信接口规范,如CANOPEN和以太网POWERLINK等,由于其开放性优势获 得了广泛应用。基于对象字典的机器人控制器通信接口,被称作机器人控制器开放式通信接口。本文 件从设备互联角度规定了与机器人远程通信相关的对象。基于对象字典的机器人控制器远程通信模 型,也就是机器人控制器开放式通信接口模型。外部主控设备按照机器人控制器的开放式通信接口规 范向控制器发送运动命令或者输入/输出命令,接收控制器状态和输入信息。 2GB/T32197—2015 图2 机器人控制器远程通信接口模型 5 复杂数据结构对象 为表示机器人位姿,对象0080h定义了复杂数据结构POSE。定义见表1。 表1 复杂数据结构POSE 索引 0080h 对象类型 DEFSTRUCT 名称 POSE 子索引 成员名称 取值 数据类型 00h NumberOfEntries 06h UNSIGNED8 01h X_F32 0 REAL32 02h Y_F32 0 REAL32 03h Z_F32 0 REAL32 04h XAngle_F32 0 REAL32 05h YAngle_F32 0 REAL32 06h ZAngle_F32 0 REAL32 3GB/T32197—2015 6 设备属性对象 与机器人控制器设备属性有关的字典对象如表2所示。 表2 与设备属性有关的字典对象 索引 对象类型 设备属性 数据类型 访问 M/O 1000h VAR 设备类型 UNSIGNED32 const M 6402h VAR 机器人类型 VISIBLESTRING ro O 6403h VAR 机器人铭牌号 VISIBLESTRING ro O 6404h VAR 机器人制造商名称 VISIBLE