开源机器人控制平台LinuxCNC介绍与应用

开源机器人控制平台LinuxCNC介绍
软件平台采用最初由美国标准与技术研究院研制的一套用于机器人与通用数控机床等运动控制的开放式数控系统。

原名为EMC2，后来改为LinuxCNC，该系统是一个源代码公开的自由免费软件，该系统最大支持9轴联动控制，内置具有前瞻性的实时轨迹规划器，通过定制运动学模块可支持非笛卡尔空间的运动控制，支持的结构包括机器人关节控制和六轴连杆昆虫机器人控制等。

具有较高的科研价值和实际应用价值。

具备以下特点：
1）LinuxCNC支持最多9轴运动控制，内置具有前瞻性的实时轨迹规划器，可实现轨迹误差限制、轴同步运动控制、自适应进给率控制等功能；
2）提供一个适用于RS-274机床编程语言的G代码解析器，使得机床编程通俗易用，降低了推广应用难度；
3）提供了用于模块化自由配置的HAL层，实现控制系统自由定制与功能灵活扩展；
4）通过定制运动学模块可支持非笛卡尔空间的运动控制。

5）支持多种人机交互图形界面。

包括Tcl/Tk、Python实现的Tkinter等。

LinuxCNC是一款构建于实时Linux操作系统之上的纯软件数控系统，具有设计便捷、灵活、易扩展等优点。

用户针对特定的数控系统应用要求，定制相应的配置文件、HAL模块连接以及操作界面即可完成机床控制系统的开发。

鉴于多年使用linuxcnc系统经验，觉得linuxcnc系统具有很大的发展前景，不单单得益于上述系统自身的优点，关键在于它在不断的向前发展，且发展越来越好。

linuxcnc目前多用在标准机床控制上，如铣床，雕刻机，具有很显著的性价比。

以后还可能大量用在机器人方面，是它发展的一个趋势。

新的LinuxCNC2.6版本支持NURBS功能和前瞻控制：
14.7 G5.1 Quadratic B-spline
G5.1 X- Y- I- J-
• I - X axis offset
• J - Y axis offset
G5.1 creates a quadratic B-spline in the XY plane with the X and Y axis only. The offsets are I for X axis and J for Y axis.
It is an error if:
• I and J offset is not specified
• An axis other than X or Y is specified
• The active plane is not G17
14.8 G5.2 G5.3 NURBs Block
G5.2 X- Y- P- <L->
X- Y- P- <L->
...
G5.3
Warning: G5.2, G5.3 is experimental and not fully tested.
G5.2 is for opening the data block defining a NURBs and G5.3 for closing the data block. In the lines between these two codes
the curve control points are defined with both their related weights (P) and their parameter (L) which determines the order of the
curve (k) and subsequently its degree (k-1).
Using this curve definition the knots of the NURBs curve are not defined by the user they are calculated by the inside algorithm,
in the same way as it happens in a great number of graphic applications, where the curve shape can be modified only acting on
either control points or weights.
LinxuCNC配套的控制卡很难找，目前只有淘宝一家LinuxCNC商家在卖LinuxCNC专用的高速控制卡MotCAT。

该控制卡基于工业以太网开发，实际应用起来还不错，脉冲收发速度达到4MHz，比国外的mesa卡要快很多，成本其实也相差不大。

LinuxCNC系统总体成本非常低廉，工控机700块钱左右能搞定，因此用到非标设备上也是十分适合的。