DESIGN OF CONTROL SYSTEMS FOR ROBOTIC SYSTEMS BY MEANS OF A CAD SYSTEM
Authors: Петрухнова Г.В. , Трубецкой В.А. , Точилин А.С. 
Published: September 2023

разработка и использование робототехнических систем актуальны, эффективны и обоснованы. Для контроля состояния роботов требуются современные инструменты сбора, хранения и анализа данных. Грамотная реализация процедур управления робототехническими системами является одним из главных условий обеспечения эффективности и надежности их функционирования. Рассматривается полуавтономный робот, управляемый посредством CAD-системы. Целью статьи является представление архитектуры системы для управления роботом-манипулятором. В данной задаче CAD-система представляет собой среду моделирования-управления, в которой трёхмерные модели отражают поведение физического устройства. Представляемая система включает в себя произвольную робототехническую подсистему, состоящую из функциональных блоков, а также desktop-приложение, которое отображает модель управляемого устройства. Каждый блок робототехнической подсистемы может обмениваться информацией с другими элементами подсистемы. Протокол обмена информацией устроен так, что система модулей со своими внутренними адресами развернута на транспортном уровне. Внутренний адрес содержит тип устройства и его уникальный номер из числа таких устройств. Межмодульный обмен информацией определяется сеансовым уровнем протокола. Реализация программного обеспечения основана на использовании DLL-библиотеки с общим для всех таких библиотек API. Стек протоколов предполагает наличие нескольких независимых модулей, так данные распределяются между ними сервером. Для внешнего клиента существует только одна точка входа в систему – сервер. Модели реальных устройств загружаются в систему из файлов открытых форматов: OBJ, STL. Для каждого формата написаны шейдеры. Разработчик библиотеки может задать набор типов датчиков, приводов, накопителей, подходящих для работы с его устройством. Это делает систему подходящей для работы с устройствами из произвольного набора модулей с известным протоколом обмена данными. Чтобы добавить какое-либо новое устройство для мониторинга и управления, необходимо лишь реализовать протокол внутри встраиваемой системы, а после собрать реализацию части графической системы в виде динамической библиотеки. Рассмотрены примеры практического использования представляемой системы
the development and use of robotic systems are relevant, effective and justified. Modern data collection, storage and analysis tools are required to monitor the state of robots. Competent implementation of control procedures for robotic systems is one of the main conditions for ensuring the efficiency and reliability of their functioning. This article discusses a semi-autonomous robot controlled by a CAD system. The purpose of the article is to present the architecture of system for controlling a robot manipulator. In this task, the CAD system is a simulation-control environment in which three-dimensional models reflect the behavior of a physical device. The presented system includes an arbitrary robotic subsystem consisting of functional blocks, as well as a desktop application that displays a model of a controlled device. Each unit of the robotic subsystem can exchange information with other elements of the subsystem. The information exchange protocol is designed so that the system of modules with their internal addresses is deployed at the transport level. The internal address contains the device type and its unique number from among such devices. The intermodule exchange of information is determined by the session level of the protocol. The software implementation is based on the use of a DLL library with an API common to all such libraries. The protocol stack assumes the presence of several independent modules, and the data is distributed between them by the server. For an external client, there is only one entry point to the system – the server. Models of real devices are loaded into the system from files of open formats: OBJ, STL. Shaders are written for each format. The library developer can specify a set of types of sensors, drives, drives suitable for working with his device. This makes the system suitable for working with devices from an arbitrary set of modules with a known communication protocol. To add any new device for monitoring and control, it is only necessary to implement the protocol inside the embedded system, and then assemble the implementation of the part of the graphical system in the form of a dynamic library. Examples of practical use of the presented system are considered