專利名稱：由通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的同步控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及協(xié)調(diào)在網(wǎng)絡(luò)中連接的電子控制器發(fā)布的命令的定時(shí)。更具體地，本發(fā)明涉及由諸如機(jī)器人的致動(dòng)器(actuator )響應(yīng)于 來(lái)自控制器的命令執(zhí)行的動(dòng)作或事件，該命令與由至少 一個(gè)其它控制器 產(chǎn)生的命令同步。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)器人系統(tǒng)變得更為復(fù)雜，需要多個(gè)機(jī)器人針對(duì)給定的任務(wù)一 起工作。例如，如果一個(gè)機(jī)器人正拿著工件，而另一個(gè)機(jī)器人將在工件 上面執(zhí)行操作，則為了有效完成該任務(wù)必須精確協(xié)調(diào)兩個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人操縱器(manipulator)的緊密協(xié)調(diào)的常規(guī)方式是將它們 連接到相同控制器的硬件。該技術(shù)可以應(yīng)用到數(shù)量有限的運(yùn)動(dòng)軸或自由 度。對(duì)于機(jī)器人制造商來(lái)說(shuō)，要提供機(jī)器人操縱器組和伺服系統(tǒng)的所有 可能的組合和排列是很困難的。為了克服這些缺點(diǎn)，可以使用多個(gè)控制器來(lái)控制機(jī)器人操縱器的多 臂系統(tǒng)。因?yàn)槁?lián)網(wǎng)控制器的靈活性，該系統(tǒng)中每個(gè)控制器和操縱器可以 是普通的，并且該系統(tǒng)中機(jī)器人的數(shù)目可以非常大。但是該方法的主要 缺點(diǎn)是每個(gè)控制器要求獨(dú)立的定時(shí)系統(tǒng)。為了完全利用多機(jī)器人系統(tǒng)的 能力，優(yōu)選采用公共的時(shí)間基準(zhǔn)。一些當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)使用硬件和一種技術(shù)提供了公共定時(shí)，該技 術(shù)是一種要求所有的機(jī)器人控制器的時(shí)鐘互連的技術(shù)。IEEE-1588協(xié)議中 體現(xiàn)的 一種這樣的硬件機(jī)制采用了專門的機(jī)制來(lái)提供硬件中的公共定 時(shí)。當(dāng)前技術(shù)中的另一種機(jī)制涉及高精確的時(shí)鐘電路。這些電路的每一 電路所要求的硬件都是專用的并且代價(jià)不菲。發(fā)明內(nèi)容盡管可以使用硬件來(lái)協(xié)調(diào)在通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)互連的電子控制器之間的 定時(shí)，該定時(shí)的精確度在微秒之內(nèi)，但是該精確度在控制工業(yè)機(jī)器人的
系統(tǒng)中是不必要的。本發(fā)明經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)多用途通信網(wǎng)絡(luò)在軟件中提供控制器之間的公共定 時(shí)信息。不要求特殊的硬件。每個(gè)控制器上的時(shí)鐘不需要是準(zhǔn)確的，并 且該時(shí)鐘可以獨(dú)立于任何其它控制器上的時(shí)鐘來(lái)運(yùn)行。從控制器或影子控制器(shadow controller)與主控制器通信，以周期性地確定定時(shí)校 正，該定時(shí)校正用于更新從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)(tick count)。 該技術(shù)使得每個(gè)聯(lián)網(wǎng)控制器產(chǎn)生的事件命令信號(hào);f皮此在幾毫秒內(nèi)同步。根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用于機(jī)器人的控制器和響應(yīng)電子命 令信號(hào)的其它致動(dòng)器和操縱器。根據(jù)本發(fā)明的方法同步在由通信網(wǎng)絡(luò)互連的控制器的系統(tǒng)中事件的 發(fā)生。該方法包括在主控制器和從控制器上維護(hù)由每個(gè)控制器上的時(shí)鐘 產(chǎn)生的滴答的相應(yīng)計(jì)數(shù)的步驟。確立未來(lái)事件將在其上發(fā)生的目標(biāo)滴答 計(jì)數(shù)。從控制器重復(fù)向主控制器發(fā)送對(duì)主控制器上的當(dāng)前滴答計(jì)數(shù)的查 詢，并且主控制器用主控制器上的當(dāng)前滴答計(jì)數(shù)響應(yīng)從控制器。基于從 主控制器發(fā)送的當(dāng)前滴答計(jì)數(shù)和查詢響應(yīng)傳輸周期的長(zhǎng)度，確立從控制 器上的影子滴答計(jì)數(shù)，并且該計(jì)數(shù)由從控制器上的時(shí)鐘滴答進(jìn)行遞增。 當(dāng)主控制器上的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)發(fā)生時(shí)，主控制器命令所述事件，并且當(dāng) 影子滴答計(jì)數(shù)匹配目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)時(shí)，從控制器命令該事件。


根據(jù)以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，并且參考附圖，本發(fā)明的以上 優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見，在附圖中圖1是可以應(yīng)用本發(fā)明的系統(tǒng)的一般示意圖；以及 圖2是圖1的主控制器和一個(gè)從控制器的示意性框圖。
具體實(shí)施方式
參考圖1,根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)16互連的不定數(shù)目 "N，，個(gè)機(jī)器人控制器IO、 12、 14，通信網(wǎng)絡(luò)16可以是無(wú)線、光學(xué)或有 線網(wǎng)絡(luò)?？刂破?0是主控制器，控制器12、 14是影子控制器。盡管圖1 示出的系統(tǒng)中每個(gè)機(jī)器人控制器10、 12、 14分別與機(jī)器人18、 20、 22 通信，但是每個(gè)控制器可以與幾個(gè)機(jī)器人通信。與相應(yīng)的控制器相關(guān)的 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)由命令控制，該命令優(yōu)選為從每個(gè)控制器重復(fù)發(fā)布并且發(fā)
送到相關(guān)機(jī)器人的電子信號(hào)的形式。該系統(tǒng)協(xié)調(diào)來(lái)自每個(gè)控制器10、 12、14的命令的發(fā)布，使得系統(tǒng)的每個(gè)機(jī)器人基本上同時(shí)地從其相應(yīng)控制器接收到命令，這樣每個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)中其它機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)同步且協(xié)調(diào)。盡管是參考機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)討論本發(fā)明，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它 種類致動(dòng)器的控制器，該致動(dòng)器同步響應(yīng)于從多個(gè)控制器發(fā)布的命令基 本同時(shí)地進(jìn)行反應(yīng)，其中每個(gè)控制器控制至少一個(gè)這樣的致動(dòng)器。每個(gè)控制器10、 12、 14具有產(chǎn)生機(jī)器人命令的命令函數(shù)24、 26、 28。 命令函數(shù)24、 26、 28相互獨(dú)立并且執(zhí)行機(jī)器人控制程序，該機(jī)器人控制 程序是指導(dǎo)機(jī)器人在控制器的控制下移動(dòng)到特定位置的命令序列。機(jī)器 人響應(yīng)它們各自命令的移動(dòng)稱為事件。每個(gè)機(jī)器人具有手臂，手臂終端被支撐在由接合關(guān)節(jié)連接的若干分割的段上，當(dāng)響應(yīng)于來(lái)自控制器的命令由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)該關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)。關(guān)節(jié)的接合導(dǎo)致機(jī)器人的手臂終端移動(dòng)到一個(gè)位置。通常，機(jī)器人控制程 序命令附著到機(jī)器人手臂的其它設(shè)備，諸如機(jī)械爪或工藝設(shè)備。在工藝設(shè)備的情況下，諸如噴漆機(jī)、電焊機(jī)等等，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和該工藝緊密耦 合。例如，當(dāng)移動(dòng)的機(jī)器人手臂在臨近于要噴漆的工件的預(yù)定位置時(shí)， 必須啟動(dòng)噴漆機(jī)以便精確噴漆。盡管圖2示出了主控制器10和一個(gè)影子控制器12的細(xì)節(jié)，但是該 系統(tǒng)可以包括不定數(shù)目的影子控制器，并且該方法也可以應(yīng)用到不定數(shù) 目的影子控制器。為了幫助對(duì)致動(dòng)器命令進(jìn)行準(zhǔn)確定時(shí)，駐留在每個(gè)控 制器中的編碼的、計(jì)算機(jī)可讀軟件提供了滴答計(jì)數(shù)器30、 32,該滴答計(jì) 數(shù)器通過(guò)數(shù)據(jù)總線34、 36耦合到石英時(shí)鐘38、 40。每個(gè)計(jì)數(shù)器30、 32 維護(hù)由相應(yīng)時(shí)鐘38、 40在大約每幾毫秒的時(shí)間段產(chǎn)生的滴答計(jì)數(shù)或信 號(hào)?；诿總€(gè)控制器上的滴答計(jì)數(shù)或影子滴答計(jì)數(shù)來(lái)同步響應(yīng)于每個(gè)控 制器IO、 14、 16的命令發(fā)生的所有事件。每個(gè)滴答計(jì)數(shù)器30、 32提供由機(jī)器人命令系統(tǒng)來(lái)標(biāo)記事件信息所使 用的整數(shù)，該事件信息是關(guān)于主控制器10在其滴答計(jì)數(shù)器30中特定計(jì) 數(shù)發(fā)生的時(shí)候?qū)?zhí)行的事件和影子控制器12在其影子滴答計(jì)數(shù)器32中 特定計(jì)數(shù)發(fā)生時(shí)將執(zhí)行的事件。事件信息42、 44駐留在控制器存儲(chǔ)器 46、 48中，該事件信息可以包括在下一個(gè)事件中機(jī)器人手臂將移動(dòng)到的 位置。用對(duì)應(yīng)于相關(guān)事件的目標(biāo)滴答標(biāo)記的事件信息存在于相應(yīng)控制器
存儲(chǔ)器46、 48中的50、 52。
機(jī)器人命令函數(shù)24、 26能夠預(yù)測(cè)未來(lái)事件將在其上發(fā)生的目標(biāo)滴答 計(jì)數(shù)53、 55。在事件發(fā)生之前，事件信息44經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)16被傳送到 從控制器12。在事件之前準(zhǔn)備事件信息是必需的，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)具 有可能超過(guò)二十毫秒的延遲。對(duì)事件的準(zhǔn)備允許所有控制器在計(jì)數(shù)器到 達(dá)每個(gè)目標(biāo)滴答之前對(duì)事件信息進(jìn)行標(biāo)記和準(zhǔn)備，以在目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)時(shí) 觸發(fā)。
如圖1所示，主控制器10包含滴答主函數(shù)54,并且從控制器12、 14各自包含滴答影子函數(shù)56、 58。這些函數(shù)54、 56、 58保證在從控制 器上的滴答計(jì)數(shù)32與主控制器上的滴答計(jì)數(shù)30相同。當(dāng)機(jī)器人和工藝 操作需要在每個(gè)控制器同步時(shí)，基準(zhǔn)滴答計(jì)數(shù)保證事件在每個(gè)控制器的 相同的滴答計(jì)數(shù)發(fā)生。
滴答預(yù)測(cè)軟件重復(fù)確定廣域系統(tǒng)(system-wide)的事件將在其上發(fā) 生的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)。其為每個(gè)廣域系統(tǒng)事件生成事件信息和數(shù)據(jù)，并且 利用相應(yīng)的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)來(lái)標(biāo)記該信息和數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)發(fā)送給所有控 制器，在這些控制器處保持該數(shù)據(jù)，直到每個(gè)目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)發(fā)生。 一旦 當(dāng)前滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配，事件觸發(fā)并且在相同滴答在所有控 制器機(jī)器人上執(zhí)行被標(biāo)記的信息和數(shù)據(jù)。
從控制器12、 14各自提供滴答查詢函數(shù)60、 62,其在網(wǎng)絡(luò)16上發(fā) 送消息給主控制器10上的滴答查詢響應(yīng)函數(shù)64。響應(yīng)于來(lái)自從控制器的 對(duì)當(dāng)前滴答計(jì)數(shù)的查詢，主控制器10將主滴答計(jì)數(shù)3Q的當(dāng)前值發(fā)送給 從控制器12、 14。
查詢函數(shù)60、 62使用查詢從相應(yīng)的從控制器發(fā)送的精確時(shí)間和響應(yīng) 在相應(yīng)的從控制器被接收的精確時(shí)間來(lái)計(jì)算傳輸周期的長(zhǎng)度，該傳輸周 期以查詢的發(fā)送開始并且以響應(yīng)的接收結(jié)束。如果該傳輸周期長(zhǎng)于預(yù)定 周期，則忽略響應(yīng)的滴答計(jì)數(shù)，并且立即發(fā)送一個(gè)新的查詢?；谠诿?個(gè)從控制器接收的主滴答計(jì)數(shù)響應(yīng)和所述傳輸周期的長(zhǎng)度，將用于每個(gè) 從控制器的影子滴答計(jì)數(shù)調(diào)整計(jì)算為主滴答計(jì)數(shù)和從滴答計(jì)數(shù)之間的差 加上傳輸周期的長(zhǎng)度的一半。對(duì)每個(gè)從控制器12、 14上的當(dāng)前滴答計(jì)數(shù) 32應(yīng)用該校正或調(diào)整，以確定每個(gè)從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)33。之后， 影子滴答計(jì)數(shù)33隨著從控制器12上的時(shí)鐘40產(chǎn)生的每個(gè)滴答遞增。
為了維護(hù)控制器IO、 12、 14的同步，每個(gè)控制器上的滴答計(jì)數(shù)30、32繼續(xù)自動(dòng)更新，并且已經(jīng)為當(dāng)前相應(yīng)調(diào)整進(jìn)行了調(diào)節(jié)的影子滴答計(jì)數(shù) 33在從控制器12、 14上自動(dòng)更新。在到達(dá)主控制器10上的目標(biāo)滴答計(jì) 數(shù)53之前，與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的事件命令信息42將在程序命令24中 被識(shí)別，并且利用下一個(gè)目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)在50進(jìn)行標(biāo)記。主控制器10上 標(biāo)記的事件命令信息42保留在存儲(chǔ)器46中，為到達(dá)下一個(gè)目標(biāo)滴答計(jì) 數(shù)做準(zhǔn)備。當(dāng)?shù)未鹩?jì)數(shù)30和目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)53在72匹配時(shí)，主控制器IO 命令執(zhí)行74與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)53對(duì)應(yīng)的標(biāo)記的事件命令信息42。類似地，在到達(dá)每個(gè)從控制器12、 14上相應(yīng)的目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)之 前，與相應(yīng)的目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的事件命令信息44將在程序命令26 中被識(shí)別，并且利用相應(yīng)的目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)在52進(jìn)行標(biāo)記。每個(gè)從控 制器12、 14上標(biāo)記的事件命令信息44保留在存儲(chǔ)器48中，為到達(dá)目標(biāo) 影子滴答計(jì)數(shù)做準(zhǔn)備。當(dāng)從控制器12上的影子滴答計(jì)數(shù)33和目標(biāo)滴答 計(jì)數(shù)55在76匹配時(shí)，從控制器12命令執(zhí)行78與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)55對(duì)應(yīng) 的標(biāo)記的事件命令信息44?？刂破?Q、 12、 14上的時(shí)鐘38、 40中的電子石英振蕩器不精確。 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的低成本石更件系統(tǒng)只能精確到五萬(wàn)分之一 (one part in fifty thousand)內(nèi)，隨著時(shí)間的流逝滴答影子計(jì)數(shù)33將與主滴答計(jì)數(shù)30偏 移。為了調(diào)節(jié)該偏移，周期性地向主控制器IO發(fā)送滴答計(jì)數(shù)查詢。滴答 影子函數(shù)56、 58能夠遞增地調(diào)整滴答影子計(jì)數(shù)33，以調(diào)節(jié)該時(shí)鐘偏移。因?yàn)闀r(shí)鐘偏移以略恒定的速率繼續(xù)，所以滴答計(jì)數(shù)的調(diào)整在規(guī)律的 時(shí)間間隔發(fā)生。在典型的實(shí)施方式中，從控制器12、 14上的滴答計(jì)數(shù)33 大約每運(yùn)行兩分鐘就調(diào)整一個(gè)滴答計(jì)數(shù)。從控制器12、 14上的滴答查詢 /調(diào)整函數(shù)60、 62監(jiān)視滴答計(jì)數(shù)的調(diào)整，并且訪問(wèn)歷史數(shù)據(jù)來(lái)確定在調(diào) 整之間的平均時(shí)間和自從進(jìn)行上一次調(diào)整以來(lái)運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)度。根據(jù)該 信息，從控制器12、 14估計(jì)需要進(jìn)行下一次滴答計(jì)數(shù)調(diào)整的時(shí)間。在那 時(shí)將來(lái)自從控制器的滴答計(jì)數(shù)查詢發(fā)送給主控制器。除了所需的調(diào)整的幅度外，該估計(jì)還用于計(jì)算滴答的相位。滴答匹 配72在即時(shí)滴答計(jì)數(shù)30改變時(shí)發(fā)生；滴答匹配76在即時(shí)滴答計(jì)數(shù)32 改變時(shí)發(fā)生。因?yàn)榭刂破鞫季哂歇?dú)立的滴答計(jì)數(shù)器30、 32,主控制器IO 上的滴答計(jì)數(shù)器30和從控制器12、 14上的影子滴答計(jì)數(shù)器33不在同一 時(shí)刻遞增。當(dāng)相應(yīng)控制器上的事件觸發(fā)時(shí)，這種異相遞增可能導(dǎo)致多一 個(gè)滴答或少一個(gè)滴答的誤差。在最好的情況下，兩個(gè)控制器上的滴答剛
好在相同時(shí)刻遞增，誤差為零，并且稱該滴答為"同相"。在最壞的情 況下，影子控制器上的滴答恰好在主控制器上的滴答之前或之后遞增， 引起一個(gè)滴答的誤差。本發(fā)明的系統(tǒng)監(jiān)視時(shí)鐘偏移，以便將相位誤差減 少到半個(gè)滴答或更少。本發(fā)明的方法解決了諸如以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)低成本網(wǎng)絡(luò)的非確定特性。 為每個(gè)滴答計(jì)數(shù)執(zhí)行滴答查詢是不現(xiàn)實(shí)的。例如，滴答計(jì)數(shù)器可以每?jī)珊撩脒f增，但是在標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)上可以長(zhǎng)達(dá)二十毫秒才發(fā)送一個(gè)消息。根據(jù)專利法的規(guī)定，以優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。但是，應(yīng)認(rèn)識(shí)到 在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以用具體說(shuō)明和描述之外的方法來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于同步控制器的系統(tǒng)，包括第一控制器，用于遞增在周期性間隔產(chǎn)生的主滴答計(jì)數(shù)，并且用于當(dāng)主滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配的時(shí)候執(zhí)行事件信息；第二控制器，用于參考主滴答計(jì)數(shù)，調(diào)整在周期性間隔產(chǎn)生的滴答的已遞增的影子滴答計(jì)數(shù)，并且用于在影子滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配的時(shí)候執(zhí)行第二事件信息，所述第一和第二控制器的執(zhí)行被相互同步；和互連所述第一和第二控制器的通信網(wǎng)絡(luò)。
2. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器還包括用于維護(hù)主 計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，所述第一控制器還確定在所述第一控制器上事件將在其 上發(fā)生的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)，并且在主滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配之前將 目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)與第一事件信息相關(guān)聯(lián)。
3. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制器還在周期性間隔上 遞增影子滴答計(jì)數(shù)，確定在所述第二控制器上事件將在其上發(fā)生的目標(biāo) 影子滴答計(jì)數(shù)，并且在影子滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配之前將目標(biāo)影 子計(jì)數(shù)與第二事件信息相關(guān)聯(lián)。
4. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器還包括用于維護(hù)主 計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，所述第一控制器還確定在所述第一控制器上事件將在其 上發(fā)生的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)，并且在主滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配之前將 目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)與第一事件信息相關(guān)聯(lián)；并且所述第二控制器還在周期性間隔遞增影子滴答計(jì)數(shù)，確定在所述第二控制器上事件將在其上發(fā)生的 目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)，并且在影子滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配之前將目 標(biāo)影子計(jì)數(shù)與第二事件信息相關(guān)聯(lián)。
5. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括在所述第一控制器的控制下操作 的第一機(jī)器人致動(dòng)器，和在所述第二控制器的控制下操作的第二機(jī)器人 致動(dòng)器。
6. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信網(wǎng)絡(luò)是有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)中的至少其中之一。
7. —種在互互通信的控制器的系統(tǒng)中用于同步在每個(gè)控制器上事件 的發(fā)生的方法，該方法包括以下步驟a.在主控制器上維護(hù)由第一時(shí)鐘產(chǎn)生的滴答的計(jì)數(shù)； b. 從從控制器向主控制器發(fā)送對(duì)主控制器上的滴答計(jì)數(shù)的查詢；c. 從主控制器向從控制器發(fā)送響應(yīng)，該響應(yīng)包括主控制器上的滴答 計(jì)數(shù)；d. 基于從主控制器所發(fā)送的滴答計(jì)數(shù)，調(diào)整從控制器上的影子滴答 計(jì)數(shù)；e. 當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘產(chǎn)生滴答的時(shí)候，遞增從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)；f. 確立在主控制器上事件將在其上發(fā)生的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)和在從控制 器上事件將在其上發(fā)生的目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)；g. 當(dāng)?shù)未鹩?jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配時(shí)，使用主控制器來(lái)命令事件；h. 當(dāng)影子滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)匹配時(shí)，使用從控制器來(lái)命 令事件。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，其中步驟b還包括確定從從控制器發(fā)送查詢的時(shí)間；和 步驟d還包括確定在從控制器上接收到響應(yīng)的時(shí)間；和調(diào)整從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)，調(diào)整的幅度是主控制器接收的滴 答計(jì)數(shù)和從控制器上的滴答計(jì)數(shù)之間的差，加上從從控制器發(fā)送查詢開 始到在從控制器上接收到響應(yīng)結(jié)束的周期的長(zhǎng)度的 一 半。
9. 權(quán)利要求7所述的方法，還包括在從控制器上維護(hù)由從控制器上 的第二時(shí)鐘產(chǎn)生的滴答的計(jì)數(shù)的步驟；并且其中所述步驟e還包括使用 所述第二時(shí)鐘產(chǎn)生的滴答來(lái)遞增影子滴答計(jì)數(shù)。
10. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述步驟h還包括以下步驟 識(shí)別在未來(lái)事件將在主控制器上執(zhí)行的事件信息； 將該事件信息與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)相關(guān)聯(lián)；以及 一旦在主控制器上發(fā)生目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)，使用主控制器來(lái)執(zhí)行與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)相關(guān)聯(lián)的事件信息。
11. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述步驟g還包括以下步驟 識(shí)別在未來(lái)事件將在從控制器上執(zhí)行的事件信息； 將該事件信息與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)相關(guān)聯(lián)； 一旦在從控制器上發(fā)生目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)，使用從控制器來(lái)執(zhí)行與對(duì)應(yīng)的目標(biāo)影子滴答計(jì)數(shù)相關(guān)聯(lián)的事件信息。
12.權(quán)利要求7所述的方法，其中所述步驟b還包括根據(jù)對(duì)從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)的先前調(diào)整，確定自從對(duì)從控制器上的上一次調(diào)整開始的期望間隔長(zhǎng)度；確定從在從控制器上進(jìn)行上一次調(diào)整開始的當(dāng)前周期的持續(xù)時(shí)間；和根據(jù)當(dāng)前周期的長(zhǎng)度和期望的間隔長(zhǎng)度，確定分?jǐn)?shù)的滴答調(diào)整。
13. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述步驟b還包括 根據(jù)對(duì)從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)的先前調(diào)整，重復(fù)確定自從從控制器上的上 一 次調(diào)整以來(lái)的間隔長(zhǎng)度的平均值；根據(jù)對(duì)從控制器上的影子滴答計(jì)數(shù)的先前調(diào)整，重復(fù)確定所述先前 調(diào)整的幅度的平均值；根據(jù)所述間隔長(zhǎng)度的平均值和所述調(diào)整的幅度的平均值，確定分?jǐn)?shù) 的滴答調(diào)整。
14. 一種用于同步由多個(gè)控制器產(chǎn)生的事件的方法，該方法包括以下 步驟a. 將主控制器連接到通信網(wǎng)絡(luò)；b. 將從控制器連接到通信網(wǎng)絡(luò)；c. 使用該通信網(wǎng)絡(luò)同步每個(gè)控制器上的遞增的滴答計(jì)數(shù)；d. 確定在每個(gè)控制器上事件將在其上發(fā)生的目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)；e. 準(zhǔn)備在主控制器和從控制器上在下一次事件將執(zhí)行的事件信息；以及f. 當(dāng)相應(yīng)控制器上的滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)相匹配的時(shí)候，在主 控制器和從控制器上執(zhí)行相應(yīng)的事件信息。
15. 權(quán)利要求14的方法，其中所述步驟b還包括將多個(gè)從控制器連接到通信網(wǎng)絡(luò)； 所述步驟e還包括在每個(gè)從控制器上準(zhǔn)備在下一次事件將執(zhí)行的事 件信息；所述步驟f還包括當(dāng)相應(yīng)控制器上的滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配 的時(shí)候，在每個(gè)從控制器上執(zhí)行相應(yīng)的事件信息。
16. 權(quán)利要求14所述的方法，其中機(jī)器人致動(dòng)器受到至少一個(gè)控制 器的控制，并且所述步驟f還包括當(dāng)該至少一個(gè)控制器上的滴答計(jì)數(shù)與 目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配的時(shí)候，響應(yīng)于在該至少一個(gè)控制器上執(zhí)行相應(yīng)的事 件信息，控制該機(jī)器人致動(dòng)器的操作。
17. 權(quán)利要求14所述的方法，其中多個(gè)機(jī)器人致動(dòng)器受到每個(gè)控制 器的控制，并且所述步驟f包括當(dāng)相應(yīng)的其中一個(gè)控制器上的滴答計(jì)數(shù) 與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配的時(shí)候，響應(yīng)于在主控制器和從控制器上執(zhí)行相應(yīng) 的事件信息而控制所述機(jī)器人致動(dòng)器的操作。
18. 權(quán)利要求14所述的方法，其中所述步驟e還包括以下步驟 從從控制器向主控制器發(fā)送對(duì)主控制器上的滴答計(jì)數(shù)的查詢； 從主控制器向從控制器發(fā)送響應(yīng)，該響應(yīng)包含主控制器上的滴答計(jì)數(shù)；基于從主控制器所發(fā)送的滴答計(jì)數(shù)，調(diào)整從控制器上的滴答計(jì)數(shù)。
19. 權(quán)利要求14所述的方法，其中所述步驟e還包括在滴答計(jì)數(shù)與 目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配之前，在從控制器上接收來(lái)自主控制器的在通信網(wǎng)絡(luò) 上發(fā)送的事件信息的步驟。
20. 權(quán)利要求14所述的方法，其中所述步驟c還包括以下步驟 將目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)與相應(yīng)的事件信息相關(guān)；和在滴答計(jì)數(shù)與目標(biāo)滴答計(jì)數(shù)匹配之前，在從控制器上接收來(lái)自主控 制器的在通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的事件信息。
全文摘要
一種包括通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)相互耦合的控制器的控制系統(tǒng)，信息在該通信網(wǎng)絡(luò)上從主控制器發(fā)送到從控制器，使用該控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行從控制器上的定時(shí)校正，以便將從控制器上的事件定時(shí)器與主控制器上的事件定時(shí)器同步。對(duì)每個(gè)控制器命令的事件的發(fā)生的定時(shí)精度在很窄范圍的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)特定的應(yīng)用和系統(tǒng)優(yōu)選在幾個(gè)毫秒之內(nèi)。
文檔編號(hào)G05B11/01GK101164024SQ200680013888
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月1日
發(fā)明者K·克勞斯 申請(qǐng)人:范努克機(jī)器人技術(shù)美國(guó)有限公司