一.需求分析：
工業機械人主要應用於一些焊接，搬運等工作站上，他們往往使用plc作為主控，或者利用工業機械人本身的軟plc系統作為主控，來協調機械人和外部io，感測器，外部軸，執行單元；那麼什麼時候需要上位機呢?最主要的可以區分為兩大塊：1.機器視覺；2.離線程式設計；
機器視覺在市場上區分也可分為兩大塊：乙個是智慧型相機，另外乙個是pc-based自開發的視覺系統。後一種的市場份額目前超過50%,機械人和視覺結合主要應用在，跟蹤，識別，定位等等場合，以焊縫跟蹤這個特定的應用場合為例：視覺系統檢查焊縫的偏差，由畫素座標轉為機械人可用的座標（一般轉為機械人基座標係），然後機械人調整位置使得焊槍對準焊縫。由於焊接有速度要求，這個週期最好控制在150-200ms以內。這就需要視覺系統和機械人控制部分在local範圍內執行，所以需要開發機械人上位機系統，pc一般都有網口，機械人也有網口。這樣相對於其它匯流排類如profinet等節約成本，且除錯較為方便，容易產生復用性。
總結上來，機械人上位機開發需要這幾個功能：上位機能夠控制機械人運動（相對座標，絕對座標，連續插補等），機械人變數，io讀取和寫入，機械人子程式呼叫，讀取機械人當前座標，座標系轉換等等功能；
二.架構設計：
機械人上位機介面本質上是乙個通訊程式，我們需要借助通訊的通用架構來解決這個問題，在這個領域最經典就是request-response和publish-subscribe架構了。
request-response：主要用於機械人下發控制命令，控制機械人運動，request一般是下發機械人的絕對座標，response回的是機械人是否收到命令，當前機械人是否是ready的狀態；
publish-subscribe:主要用於讀取機械人狀態（位置，關鍵變數，io，force）等；機械人端publish這些資訊，上位機subscribe這個event，當收到報文後解析，解析出當前機械人的狀態資訊；
三.詳細設計：
落實到具體的詳細設計通訊有三個難點，第一是通訊連線過程的管理，第二是報文的設計，第三是異常的處理；對應機械人上位機介面來說最難的還是報文的設計以及異常的處理：
通訊連線過程的管理這部分主要看那種模式的，是阻塞socket還是非阻塞socket，阻塞socket比較簡單，可以應用的request-response這個模式；非阻塞socket可以用於pub-sub這個環節，可以使用如select模型這些方法，來管理輪詢這個過程，檢測是否收到資料，也可用callback的方式；
報文的設計需要考慮設計幀結構，幀結構根據下位機的不同往往有三種形式，一種是字串；一種是數字（有可能為16進製制）組成的幀結構；還有一種xml資料流（極少用）；但無論哪一種，都需要區分報文頭+報文這兩種模式，報文頭包含報文的功能碼資訊，長度資訊等等；
字串模式：這個模式的好處是不用考慮大小端的問題，但需要考慮如何斷開資訊幀，如採用,#等等作為分隔符；
數字幀結構:這個模式的好處是可擴充套件性更好一些，不需要字串轉數字等操作；
異常的處理是難點中的難點，首先機械人連線建議最好為長連線，用心跳包文來保持這個來保持這個功能，如果必須用短連線，重複連線機械人，有比較把斷開的連線作為異常丟擲，但需要注意的是丟擲前必須要斷開執行器的控制（因為如果執行器還在運動，而機械人已經停止連線了，這就失去對下位機的控制了，在工業現場屬於重大錯誤）
用之前用的乙個圖來總結
四.評估：
風險評估：該架構已經穩定執行幾家主流的工業機械人上了，最大的風險還就是異常的處理……；
可擴充套件評估：每一種機械人可作為乙個節點合併統一起來，從控制的角度上看，要遠遠好於ros的moveit。因為ros的moveit功能太弱。很多沒有連續運動，io等選項；
先寫道這裡，想到什麼，還有如果大家有問題的話，我會解釋。
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