在新一轮工业智能化浪潮中,工业机器人作为智能制造核心装备,正加速向高可靠性、高实时性和高安全性方向演进。
麒麟软件携手天津新松机器人自动化有限公司(以下简称“天津新松”),深度融合自主操作系统技术与机器人行业应用需求,联合研发面向工业机器人领域的安全实时增强操作系统解决方案。通过集成实时增强、安全增强及分域虚拟化等多项先进技术,打造出适应工业机器人全生命周期的安全创新技术底座,为我国工业机器人产业提供了稳固的国产化技术支撑,推动机器人产业链创新、稳步发展。
随着工业机器人朝着智能化和自主化方向不断发展,机器人操作系统必须具备以下几大核心能力:
混合部署
随着集成电路技术的不断进步,越来越多的功能被集成到单一芯片上。为了更有效地利用多核平台资源,必须采用先进的虚拟化技术,以支持不同任务和功能的高效分离与协同。通过混合部署架构,操作系统可以解耦不同功能模块,提升系统的灵活性、可扩展性和适配能力,满足日益复杂的机器人操作需求。
实时性与确定性
在高精度作业环境中,工业机器人需要能够毫秒级甚至微秒级地响应控制指令。操作系统必须确保在处理控制算法和运动控制时,具备一致的响应速度和稳定的控制精度,避免因外部波动导致操作不确定,从而确保精确、稳定的操作。
安全性
工业机器人常常工作于高风险、高精密的环境中,系统的安全性至关重要。操作系统必须具备多层次的安全防护措施,包括身份认证、权限管理、数据加密以及异常检测等功能,以防范各类安全威胁,确保工业机器人在复杂环境下持续稳定、可靠运行。
为应对工业机器人复杂的多任务需求,解决方案采用了混合部署架构,基于银河麒麟分域虚拟化软件(以下简称“Kvisor”)将系统划分为三个功能域:HMI域、机器人系统域、实时域,以确保高效协同和稳定运行。具体部署方式如下:
Kvisor:多域隔离与资源管理
通过在飞腾腾珑E2000Q多核计算平台上引入Kvisor,实现了多域间高效的资源隔离与管理。Kvisor能够有效分离不同域的资源需求,确保各域之间的协同工作和独立性。这种分域虚拟化架构不仅提升了系统的灵活性和扩展性,还确保了系统在处理多任务时的高效性,避免了资源争用和性能瓶颈。
HMI域:用户交互与安全管理
HMI域采用银河麒麟桌面操作系统(工业版),负责与用户的交互以及高层次的功能管理,包括用户界面(GUI)、安全管理、实时监控、任务调度和图形显示等。HMI域为机器人系统提供稳定、直观的操作平台,确保操作人员可以轻松监控并控制机器人的运行状态,同时,HMI域具备强大的安全管理功能,能够确保机器人的操作在受控、安全的环境下进行。
机器人系统域:机器人功能管理与任务调度
机器人系统域采用银河麒麟嵌入式操作系统(Preempt_RT),负责处理机器人核心功能,支持运行ROS、Node.js、ErherCAT、Modbus等关键软件及工业总线协议,保障了机器人任务调度的高效性和系统资源的合理分配,确保机器人能够灵活地执行复杂任务。此外,机器人系统域还具备与其他域的协同能力,能够及时响应来自HMI域及实时域的指令,确保整个系统的稳定性和高效性。
实时域:实时控制与精准执行
实时域采用银河麒麟强实时操作系统(RTOS),负责执行机器人的控制任务,如实时信号收发、运动控制、传感器数据处理等,该域确保系统能够在微秒级响应外部事件,提供高精度的实时控制能力,确保任务的即时执行和精确控制,特别是在处理高速运动控制时,能够保证无延迟的反馈,确保机器人执行精密任务时的安全性和稳定性。
操作人员通过银河麒麟桌面操作系统(工业版)完成用户身份认证与安全策略的配置,以确保系统访问与数据交互得到多层次保护。根据预设的工艺要求,操作系统加载并执行机械臂运动学与路径规划算法,在高负载环境下,底层实时调度机制确保机器人以稳定的、微秒级延时完成指令响应,从而全面验证了银河麒麟工业机器人解决方案在高可靠性、高实时性和高安全性条件下的卓越性能与作业效率。
麒麟软件与天津新松的战略合作,不仅为我国工业机器人提供了坚实的技术基础,也为我国高端装备产业的国产化和自主可控发展注入了强大动力。未来,双方将进一步深化合作,围绕高端装备国产化、智能制造升级和工业机器人操作系统的标准体系建设等方面展开合作,推动“智能制造”技术走向国际前沿,为我国工业机器人产业链的创新与发展提供坚实支撑。
天津新松机器人自动化有限公司隶属于新松机器人自动化股份有限公司,是一家以工业机器人技术为核心的高科技公司,专注于工业机器人及工业人工智能产业,整合上下游产业链,推动工业机器人和工业人工智能产业发展。新松工业机器人智能产品现已具备智能感知、智能认知、智能决策、自控执行等功能,在各行业进行了深度的应用实践与工艺融合,推出多款工程师系列机器人产品,可为用户量身定制完成先进的行业解决方案。
通讯员 | 王昭越
来 源 | 智算系统研发部
审 核 | 市场与政府事务部