Diplomarbeit - Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

Diplomarbeit: Modulares System Praktische Anwendung
8. Praktische Anwendung
Die mit den Hilfsmitteln des vorigen Kapitels entwickelten und getesteten Robotersteuerungen sollen
nicht nur in einem Simulator sondern auch in der Praxis Verwendung finden.
Wie in den vorangegangenen Kapiteln beschrieben soll der Roboter nicht aus einer einzelnen
Zentralsteuerung mit einem leistungsfähigen Prozessor bestehen, an den alle Sensoren und Aktoren
direkt angeschlossen sind, sondern aus einem Netzwerk von Controllern, mit denen jeweils ein
Sensor oder Aktor verbunden ist. Die Controller müssen Kenntnis über ihr angeschlossenes Endgerät
haben und mit ihm arbeiten können. Alle anderen Geräte sind für sie abstrakt und können über das
Netzwerk abgefragt und gesetzt werden, ohne zu wissen, was für Parameter genau für eine Messung
benötigt werden.
Im Gegensatz zu einem Heimcomputer haben Controller sehr wenig Speicher (wenige Kilobyte) und
müssen schon daher völlig anders programmiert werden. Zum Beispiel sollten Funktionsaufrufe
möglichst vermieden werden und Speicher allozieren ist komplizierter (der Speicher ist meist in Blöcke
von 256 Byte eingeteilt und muss selbst verwaltet werden) als bei den heute üblichen Verfahren bei
Personalcomputern. Daher wurde die Programmierung der Controllersteuerung und der Entwurf und
Aufbau der dazugehörigen elektrischen Schaltungen von Dipl. Ing. M. Dittmar übernommen. Er ist auf
die Programmierung von Controllern und dem Entwerfen von den zugehörigen Platinen spezialisiert.
Im Anhang A.7 findet sich ein Beispiel für die Programmierung der Maschine auf dem Controller.
Bei der Auswahl des Controllers spielten mehrere Faktoren eine Rolle. Gesucht wurde ein preiswerter
Controller, der genügend Anschlussmöglichkeiten für die verschiedenen Knotentypen bietet und über
ausreichend Speicher verfügt. Außerdem sollte er den in Kapitel 4 gewählten Bus (CAN) unterstützen.
Die Wahl fiel auf Mikrocontroller der Baureihe PIC18 von der amerikanischen Firma Microchip. Sie
bieten alle benötigten Fähigkeiten und liegen preislich in einem annehmbaren Rahmen (ca. 3-6€ pro
Einzelstück, je nach Ausführung).
8.1. Funktionalität der Knotenpunkte
Jeder Knotenpunkt muss zum einen über Fähigkeiten verfügen, die alle gemein haben und zum
anderen über einige, die auf sein spezifisches Endgerät zugeschnitten sind.
8.1.1. Grundumfang
Die wichtigste Aufgabe aus Anwendersicht ist die Fähigkeit, Codedateien auszuführen. Dazu musste
die Virtuelle Maschine in eine Form gebracht werden, die der Controller ausführen kann und es
müssen die beiden Steuerbefehle (Get, Put) umgesetzt werden. Des Weiteren muss die
Kommunikation zwischen den einzelnen Elementen des Netzwerkes sichergestellt und auf
Systemkommandos von außen reagiert werden. Um für zukünftige Erweiterungen vorbereitet zu sein,
wurden die Controller von M. Dittmar so programmiert, dass sie auch mehrere Virtuelle Maschinen
gleichzeitig ablaufen lassen können.
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