OPCUA 行业配套标准：机器人

     

   OPC UA 定义了对象，对象类型，结构化组织能力和定义对象之间关系的能力，利用这些基础和衍生类型及对象，用户还可以搭建出更复杂的类型，关系和对象。

如果不同的厂商或者用户定义的信息模型不同，将会影响系统的互操作性，对于设备而言，如果采用统一标准的信息模型，将会提高设备的互操作。

        OPC 基金会在OPC UA标准的基础上，与众多的行业机构展开合作，针对行业的特点，制定各种配套标准，也称为伴随标准。这些配套标准促进了专业设备的互操作性。另一方面，使用同样的信息模型标准， 建模的工作将变的简单有效。

在本博文中，我们介绍其中一个配套标准，机器人。

OPC 40010-1: Robotics - Vertical Integration

         国外一些机械臂制造厂商已经为他们的机械臂构建了符合OPC-40010-1 的OPCUA 服务器 。在学习该标准的同时，我们也参考了UR 公司的OPC UA 服务器。

机器人OPC UA 模型

模型的根是MotionDeviceSystemType的对象，名称 Robot，在OPCUA for Device 模型的ComponentType之下，也可以直接在服务器的Objects目录下，它包括下面三个对象：

• MotionDevices
• Controllers
• SafetyStates

运动设备（MotionDevices）

 

运动设备（MotionDeviceType）

    MotionDevics目录包含了MotionDeviceType对象，取名为RobotArm 这是连接到控制器的物理机械臂的模型。

轴(Axes)

该目录包含了机械臂6个轴的对象

• 基轴Base
• 肩部轴Shoulder
• 肘部轴Elbow
• 腕部轴Wrist1
• 腕部轴Wrist2
• 腕部轴Wrist3

每个轴包括的变量

• MotionProfile: 1 (ROTARY，ROTATARY_ENDLESS，LINEAR)
• AdditionalLoad 在该轴上的负载，例如焊接机的变压器
• 参数ParameterSet:
  1. 实际位置ActualPosition: 对应的关节位置，单位：弧度。
  2. 实际速度ActualSpeed: 相应的关节的速度 单位rad/sec
  3. 实际加速度

动力总成(PowerTrains)

该文件夹包含6个电机类型（MotorType）对象：

• 基电机Base
• 肩部电机Shoulder
• 肘部电机Elbow
• 腕部电机Wrist1
• 腕部电机Wrist2
• 腕部电机Wrist3

电机类型(MotorType)

基础属性

•  序列号
• 制造商
• 型号
• 生产号

参数集（ParameterSet）

• 刹车释放
• 电机温度
• 有效载荷率

齿轮类型(GearType)

•  序列号
• 制造商
• 型号
• 生产号
• 齿轮比
• 齿轮距（Pitch）

安全状态（SafetyStates）

控制器(ControllerType)

•  序列号
• 制造商
• 型号
• 生产号
• 当前用户
• 软件
• 任务控制
• 参数集
  • 总开机时间
  • 开机时间
  • UPS 状态
  • 总能耗
  • 机箱风扇速度
  • CPU风扇速度
  • 输入电压
  • 温度

辅助组件类型（AuxiliaryComponentType）

驱动类型（DriveType）

只有一个生产编号

任务控制TaskControls

• 组件名称ComponentName

• 参数集ParameterSet

  • 任务程序装入TaskProgramLoaded
  • 任务程序名称TaskProgramName
  •  执行模型ExecutionMode

任务程序名称： 在UR 中，是装入Polyscope 的程序名称，例如："/programs/palletizer.urp"  

执行模型： 枚举类型，CYCLE, CONTINUOUS, STEP

注：UR 的程序

UR 的程序不是OPCUA Robot 模型的一部分。

用户可以通过两种办法给优傲机器人编程：

• URP程序——用户使用示教器的图形界面编程可直接生成URP程序，即机器人可读代码。用户不需要具备任何编程水平即可生成或修改程序。URP程序还可以调用多个SCRIPT子程序，具有延展功能。
• SCRIPT程序——SCRIPT是优傲的UR Script编程语言所生成的程序文件。就像其他编程语言那样，UR Script有变量、类型、控制流程指令、函数等功能。另外，UR Script包括内置的变量与函数可以控制机器人输出入信号以及运动。

        这两种编程方式各有所长：你可以无需编程水平在示教器上直接生成URP程序；也可以使用SCRIPT增加编程功能，另外，SCRIPT还可用于远程控制机器人驱动。

 

心得

        OPCUA For Robot 是机械臂的信息模型，包含了许多Robot 零部件的相关信息和一些状态，但是没有包括控制的方法。机械臂的控制程序是通过下载SCRIPT 程序实现的。OPCUA 信息模型只是提供了文件名称，甚至没有下载程序的接口。

    感觉这样的OPCUA 模型实用性不大。