Details

В работе рассматривается создание программного комплекса для управления роботизированной ячейкой на базе манипулятора Mitsubishi Melfa RV-3SDB. Обзор предметной области показал, что стандартные средства контроллера CR2D-700 не обеспечивают гибкой интеграции с внешними системами реального времени. Современные принципы проектирования предполагают использование ROS в качестве middleware, что обеспечивает распределенную архитектуру и поддержку режима реального времени. В ходе анализа ПО было выявлено, что RT ToolBox3 подходит для отладки, но не интегрируется с ROS. В результате разработана система управления, включающая базовый драйвер на C# с поддержкой ROS через WebSocket-мост. Выбор программных компонентов остановлен на связке .NET 8 (WPF) и ROS 2 Humble с библиотекой ROS#. Архитектура построена на абстракции драйвера, позволяющей переключать источники данных. Разработанный драйвер устанавливает соединение с контроллером RV-3SDB по Ethernet, в реальном времени читает состояния шести суставов и отправляет целевые положения/скорости. Ключевая особенность — реализованное переключение между режимами «Симуляция» (внутренняя модель) и «Реальный робот» (подключение к CR2D-700). Даны технические рекомендации по ограничению скорости и организации watchdog. Комплекс протестирован на простейших программах перемещения как на цифровом двойнике, так и на физическом роботе. Для достижения данных результатов в работе были использованы следующие информационные технологии, в том числе программное обеспечение, облачные сервисы, и прочие: ROS 2, RT ToolBox3, Microsoft Visual Studio 2026, язык программирования C#, Enternet TCP/IP.

This paper describes the development of a software system for controlling a robotic cell based on the Mitsubishi Melfa RV-3SDB manipulator. A review of the subject area showed that the standard features of the CR2D-700 controller do not provide flexible integration with external real-time systems. Modern design principles suggest using ROS as middleware, which provides a distributed architecture and real-time support. During the software analysis, it was revealed that RT ToolBox3 is suitable for debugging, but it does not integrate with ROS, and existing drivers require adaptation. As a result, a control system has been developed that includes a basic C# driver with ROS support via a WebSocket bridge. The software components have been selected based on .NET 8 (WPF) and ROS 2 Humble with the ROS# library. The architecture is based on a driver abstraction that allows for the switching of data sources. The developed driver establishes a connection with the RV-3SDB controller via Ethernet, reads the status of six joints in real time, and sends target positions and velocities. The key feature is the implemented switching between the "Simulation" mode (internal model) and the "Real Robot" mode (connection to the CR2D-700). Technical recommendations are provided for speed limitation and watchdog organization. The complex has been tested on simple movement programs using both the digital twin and the physical robot. To achieve these results, the following information technologies were used/developed, including software, cloud services, databases, and others: ROS 2, RT ToolBox3, Microsoft Visual Studio 2026, C# programming language, and Enternet TCP/IP.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Обзор предметной области
  • 1.1. Определение роботизированной ячейки
  • 1.2. Разработка программного комплекса
  • 1.3. Системы связи
  • 1.4. Схема разработки программы
  • 1.5. Современные принципы проектирования
  • 1.6. Мировой рынок промышленной робототехники
  • 1.7. Аппаратное обеспечение системы управления
  • 1.8. Анализ программного обеспечения
  • 1.9. Постановка задачи
  • 1.10. Выводы по первой главе
• 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТИЗИРОВАННОЙ ЯЧЕЙКОЙ
  • 2.1 Описание математических принципов работы манипулятора
  • 2.2 Составление стека технологий
  • 2.3 Аппаратная часть программируемого логического контроллера
  • 2.4 Архитектура программного комплекса
  • 2.5 Разработка базового драйвера
  • 2.5.1 Установка соединения с контроллером (RV-3SDB)
    • 2.5.2 Чтение текущего состояния суставов в реальном времени
    • 2.5.3 Отправка целевых положений, скоростей
    • 2.6 Реализация переключения режимов "Симуляция" / "Реальный робот"
    • 2.6.1 Режимы "Реальный робот" и "Симуляция"
    • 2.6.2 Механизм переключения
    • 2.7 Технические рекомендации для RV-3SDB
• 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
  • 3.1. Главное окно программы
  • 3.2. Ручной режим управления
  • 3.3. Создание программ работы робота
  • 3.4. Окно управления точками
  • 3.5. Обработка исключительных ситуаций
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ B