Dissertation: a work Piece bases Approach for Programming Cooperating Industrial Robots

Figure 7.1: The experimental test-rig
105

---

7 Experimental Test-rig
7.2.3 Task-level peripheries
Two pneumatic two-finger grippers from SCHUNK are mounted on the robots’ TCP.
They are actuated by a 24 Volt relay controlled by digital relay card from QUANCOM
USBREL8 (QUANCOM Informationssysteme GmbH 2011a) connected to the PC running
the software environment with a USB connection. Since the digital I
/O are independent
of any bandwidth control, it was safe to override the RTP and connect it directly to the
software environment. The grippers were assigned dedicated boolean signals from the
environment and accordingly mapped to the signal matrix.
7.2.4 Real-time platform
In this set-up, the real-time platform (RTP) consists of a PC running Microsoft Windows
for developing all high bandwidth control algorithms and a PC running the RTOS QNX
(QNX Software Systems 2011) for code execution and communication with hardware
actuators and sensors. The arrangement in this work is similar to an Hardware-In-the-
Loop configurations commonly utilized for testing and validating control algorithms
in automotive applications (Sanvido 2002)(Niedermayr 2005)(Pretschner et al. 2007).
On the first PC (control development) control algorithms and other functionalities are
developed on Matlab-Simulink (MathWorks 2011) in tandem with RT-LAB (OPAL-RT
Technologies Inc. 2011). RT-LAB is a third party software which ensures smooth and
quick deployment of a RTP in HIL arrangements as well as rapid prototyping of real-time
control algorithms. It is installed on Matlab-Simulink and interacts directly with the
Real-Time Workshop toolbox. Upon completion of the model design phase, it generates
C
/C++ code corresponding to the model which is subsequently modified by RT-LAB to
suit the RTOS and is downloaded on the target platform running QNX . A daemon
2
running
on the RTP receives the code and compiles it. To start execution, the operator remotely
executes and monitors the code on the target platform using remote access tools built in
RT-LAB .
7.3 Communication architecture
A detailed description of the communication architecture is shown in Figure 7.2. The RTP
represents the central communications hub (Component 5). Given that the robot interface
(termed RSI and will be discussed in section 7.3.1) dictates a client-server communication
model, where the robot controllers are the clients and the external controller is the server,
it was decided upon to centralize the model. Thus the RTP serves as the server side, while
all other devices communicating with it are clients. In order to guarantee the connection
constraints imposed by the RSI interface and the bandwidth constraints imposed by the
TCP
/IP protocol, each robot (Component 1 and 3) is assigned a dedicated ethernet card
2
A background process
106

---

7.3 Communication architecture
on the RTP. Another ethernet card is used to communicate with a central ethernet switch
(Component 8) which is connected to all the other PCs in the system (Component 6 and
7). A PC CAN-bus card with two ports is used to communicate with the FTS mounted
on each robot (Component 2 and 4). The simulation environment running on a PC
(Component 7) communicates with the RTP using the UDP
/IP protocol via the ethernet
switch (Component 8).