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学兔兔 基于CAN总线的多机械手并行任务控制系统设计 Design of the parallel task control system for multi-manipulators based on CAN-bus 李春龙，邹 鲲，陆 展，吕琳烨，叶 勇 LI Chun．1ong，ZOU Kun，LU Chen，LV Lin—ye，YE Yong (东华大学机械工程学院，上海201620) 摘 要：多机械手系统应用于纺织行业时多采用分布式控制。在利用多机械手系统为阿克明斯特织机 续纱时存在着多任务并行执行及交互的问题，将该控制系统划分为三个控制层级，实现了系 统的分层控制，设计了由多个CAN总线组构成的树状通讯网络，提出了分层式的地址分配方 案，完成信息的过滤及平行节点的通讯，用拼帧的方法解决了长字节数据的传输问题，提高 了通讯的灵活性和可扩展性。同步控制器还使用Flash存储器，使同步控节点具有一定的规划 管理功能，提高了系统的智能程度。 关键词：拓扑结构；同步控制；地址配置；组合帧 中囝分类号：TP242．2 文献标识码：A 文章编号：1 009-01 34(201 5)09(下)--0027-03 Doi：1 0．3969／j．issn．1 009-01 34．201 5．09(下)．08 0 引言 续纱机器人和纱架五个部分。系统同时控制多台络纱机 阿克斯明斯特地毯毯面平整、丰满，达到国际商 进行卷绕，卷绕好的纱团由一台中转机械手分批放入两 业重量级地毯标准，需求量持续增长。但阿克明斯特地 个不同工位的纱箱中，再由两台中转站将纱箱分别转运 毯织机存在织造效率低，换纱工作量大，耗费时间长的 给两台续纱机器人。在换纱过程中，续纱机器人在纱架 缺点，通过智能纱架系统对地毯织机进行自动化改造， 组成的巷道中长距离运动，完成不同位置的换纱任务。 缩短换纱时间。该系统采用多机械手换纱及分布式控制 由于纱线的卷绕、运输、续纱等都是同时进行且 系统设计，动作流程复杂，信号传输频繁。针对这些特 任务之间也存在着一定的逻辑顺序，所以机械手间必然 点，本文设计了基于CAN总线的并行任务控制系统。 要求灵活的并行或串行控制。另外系统中机械手数量较 设计通过同步控制器将功能分层、控制分散…，有 多，单就续纱机器人的电机数量就有将近20个，上位机 效将控制重心下移，提高了系统的可靠性和应用灵活 控制负荷过重。本设计模仿生产车间的运行机制，将 性，避开了传统多机械手系统由上而下集中控制的缺 控制系统划分为工长级、工人级和肢体级的三个控制 陷，各机械手可以分布在相对开阔的工作现场。对于复 层级，具体如图1所示，为CAN总线网络树状结构示意 杂任务，通常以有意识协作协的异构多机器人系统来完 图。络纱机、中转站和续纱机器人等工人级节点既能接 成，该类系统一般规模较小，个体智能水平较高【2 ，能 收上位机的并行任务也能控制肢体级节点顺序执行同步 够获得更优化的解，但系统功能的实现要依赖复杂的协 控制器分解的底层任务。 调控制机制H 】，对通信的要求较高，设备成本明显增 系统应用层协议则采用主从通讯模式m。工长级节 加。本设计充分利用分布式控制的特点，将单一层面的 点 (即上位机)将整体任务分解为一级子任务下发到工 并行控制 扩展到多层控制，使中转机械手、使中转站