基于LabVIEW和PXI平台的6-DOF并联机器人控制系统的开发

　　控制系统软件设计

　　控制系统的复杂性使得软件设计的过程中必须进行合理有效的层面和模块划分。结合控制系统硬件和所要呈现的功能，本软件划分为应用软件层、核心软件层和驱动软件层，每层根据功能要求又分为若干功能模块。如图2.

图2. 软件结构与信息传递

　　应用软件层：考虑到系统操作过程中需要运用一些开关来控制电机或抱闸、一些接口来改变各电机或压电陶瓷的运行参数、一些指示灯来发出正常或报警信号、一些轨迹曲线来实时监控各部分的运行情况以及各界面之间的切换等功能，我们选用了最能体现虚拟仪器技术价值的LabVIEW图形化编程语言，编写了友好、方便、灵活的人机界面。程序的整体采用了主/从结构的编程方式，主要是为了解决多个不同频率的循环和循环之间的信息交互。程序中嵌入了并联机器人的反解模型及控制算法，采用全局变量、局部变量、共享变量等实现各程序模块之间及模块内部的信息交互，充分利用用户事件技术、通知或队列技术实现各界面之间的切换，为了避免诸如两个循环同时操作一个对象之类的竞争问题，采用了同步技术。因为程序比较大，所要反映的信息多，因此在程序的管理上，我们也充分利用了LabVIEW的高级编程技巧，如为了节省内存和清晰化程序框架及前面板，我们采用了动态VI控制技术，不但实现了子VI的即用即调，而且实现了多面板程序设计的动态载入和界面重用。

　　核心软件层：面向机器人的轨迹控制与I/O逻辑控制的程序集合，如回零点、连续运行、单轴调整、轨迹曲线选择、系统自检等。该层软件一方面负责完成机器人各关节驱动电机的精确同步运动控制，实现末端执行器在操作空间中的精确轨迹;另一方面，该层软件还需要完成一组通用I/O的输入输出控制，实现对机构运动的过程控制以及对外围设备的协调控制等，以适应复杂的控制任务需要。

　　驱动软件层：驱动软件是实现单轴与多轴运动控制、D/A转换和硬件I/O控制的函数集合，包括轴配置、运动类型设置、电机运行和停止等操作函数。该层软件主要进行运动轴参数设置、电机加减速控制、起停控制、D/A转换和运动I/O的设置与控制等。该层的函数主要是控制板卡所带有的底层功能模块，可以用这些函数很方便的根据自己设定的控制方案编程实现上一级的核心控制软件层。LabVIEW 图形化语言和LabVIEW RT、Control Design and Simulation Bundle、Labview System identification toolkit, motion assistant等相关的NI工具包开发应用程序不但使得软件程序的开发效率大大提高，而且使得软件的功能齐全、人机界面友好。