Kommunikationsmodell einer PC-basierten Robotersteuerung

Diplomarbeit , 2001 , 96 Seiten , Note: 1,0

Informatik - Technische Informatik

Gegenstand dieser Arbeit ist der Entwurf eines Kommunikationsmodells für eine PC-basierte Robotersteuerung und deren Implementierung.
Ausgehend von den Grundlagen der Kommunikation werden verschiedene Entwurfsalternativen erläutert. Die gewählte Alternative besteht in der Implementierung eines Object-Servers, der das Management der gesamten Steuerungskommunikation übernimmt. Als Schnittstelle zum Benutzer wird ein TCP/IP-Interface zur Verfügung gestellt, so dass die Robotersteuerung von beliebigen Computern in einem angeschlossenen Netzwerk in Betrieb genommen werden kann. Die nähere Betrachtung der durch den Object-Server und das TCP/IP-Interface disponiblen Funktionen bildet einen wesentlichen Teil dieser Arbeit.
Im letzten Teil der Arbeit werden dann die Modifikationen erläutert, die ausgehend von der vorhandenen Robotersteuerung vorgenommen werden mussten, um das gewählte Kommunikationskonzept zu realisieren. Die Beleuchtung einiger praktischer Aspekte der Benutzung des Roboters schließt die Arbeit ab.

Abstract

Objective of this thesis is a communication-model for a PC-based robot control system as well as its realisation.
Based on available communication-alternatives different implementation possibilities will be explained. The resulting Object-Server, which controls and manages the complete communication will be explained in more detail afterwards. An available user-communication-interface uses the TCP/IP-protocols to support connections to the ,,world". Therefore the robot control system can be used by arbitrary computers in a common network.
Finally some modifications of the previously existing robot control system will be explained and some technical aspects of using the robot will be stated.
[...]

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
  • Hardware / Betriebssystem
• Grundlagen
  • Client-Server Kommunikation
    • Blockade/Verklemmung
  • TCP/IP
  • QNX-Inter-Prozess-Kommunikation
• Architektur der Robotersteuerung
  • Object-Server
    • Nachrichten-Scheduling
      • Motivation
    • Anfragenbearbeitung
      • Motivation
    • Limitierung der Nachrichtenbenutzung
      • Motivation
    • Nachrichtenformat
    • Konfigurationsdatei
    • Object-Server Nachrichten
    • Klassenhierarchie
      • Die Klasse Message
      • Die Klasse connection
      • Die Klasse Scheduler
      • Die Klasse Requests
      • Die Klasse Table
      • Die Klasse ActionPool
      • Die Klasse InitFileEntry
  • Datenstrukturen
  • TCP/IP Interface
• Anwendungen
  • Modifikation der vorhandenen Steuerung
    • Treiberanpassung
    • Regleranpassung
  • Eine Benutzeroberfläche
  • Leistung des Object-Server
• Ausblick
• Literatur
• Anhang
  • Technische Daten Roboter
    • Referenzierung
    • Kalibrierung
  • Probleme
  • Zero++
  • Nachrichtenliste
    • Object-Server
    • Regler
    • Treiber
  • Programmerzeugung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Kommunikationsmodells für eine PC-basierte Robotersteuerung und deren Implementierung. Im Zentrum steht die Konzeption und Realisierung eines Object-Servers, der die gesamte Steuerungs-Kommunikation auf einem Echtzeitbetriebssystem (QNX) verwaltet.

• Client-Server-Kommunikation und deren Implementierung in der Robotersteuerung
• Die Architektur des Object-Servers als zentrales Element der Kommunikation
• Die Implementierung des Object-Servers mit verschiedenen Klassen zur Verwaltung von Nachrichten und Anfragen
• Die Integration des Object-Servers in die bestehende Robotersteuerung, inklusive der Anpassung von Treiber und Regler
• Die Entwicklung eines TCP/IP-Interfaces, das die Kommunikation mit anderen Hosts ermöglicht

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung stellt die Problemstellung und die Zielsetzung der Arbeit vor. Es wird die Hardware der Robotersteuerung, der manutec r2 Roboter, sowie das verwendete Betriebssystem, QNX, beschrieben.

Das Kapitel Grundlagen erläutert die Client-Server-Kommunikation als Grundlage der Robotersteuerung. Es werden verschiedene Aspekte der Kommunikation wie Blockaden, TCP/IP-Protokolle und die Inter-Prozess-Kommunikation von QNX näher beleuchtet.

Das Kapitel Architektur der Robotersteuerung beschreibt die Architektur der neu entwickelten Steuerung, die auf einem Object-Server basiert. Es werden die Aufgaben des Object-Servers, die Nachrichten-Scheduling und Anfragenbearbeitung, sowie die Limitierung der Nachrichtenbenutzung erläutert. Außerdem wird das Nachrichtenformat und die Konfigurationsdatei vorgestellt. Die Klassenhierarchie des Object-Servers wird detailliert dargestellt und die einzelnen Klassen werden in ihrem Funktionsumfang beschrieben.

Das Kapitel Anwendungen beschreibt die Modifikationen, die an der vorhandenen Robotersteuerung vorgenommen wurden, um sie mit dem neuen Konzept des Object-Servers zu vereinbaren. Es werden die Anpassungen am Treiber und Reglerprozess sowie die Entwicklung einer Benutzeroberfläche vorgestellt. Die Leistung des Object-Servers wird anhand von verschiedenen Tests untersucht.

Der Ausblick gibt einen Ausblick auf weitere mögliche Erweiterungen des Object-Servers und der Robotersteuerung.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die PC-basierte Robotersteuerung, das Kommunikationsmodell, den Object-Server, die Inter-Prozess-Kommunikation, das Echtzeitbetriebssystem QNX, TCP/IP-Protokolle, Treiberanpassung, Regleranpassung, Benutzeroberfläche und Datendurchsatz.

• Hochschule: Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig (Institut für Robotik und Prozessinformatik)
• Note: 1,0
• Autor: Michael Borchard (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2001
• Seiten: 96
• Katalognummer: V6190
• ISBN (eBook): 9783638138222
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Middleware, Robotersteuerung, Robotik, Netzwerk, Internet