基于TCP/IP协议实现上位机对UR机器人的远程控制

5、上位机编程端口

　　UR机器人有3种编程方式：Polyscope编程、脚本编程以及C-API编程。Polyscope编程指的是程序在示教器上被编辑，机器人然后执行，这是UI层的编程方式。C-API编程是在研发层上的编程方式。我们重点介绍的是脚本编程方式，脚本编程的语言是UR公司在python语言基础上，自己研发的URScript语言。URScript是在脚本层上控制机器人的编程语言，就像其他编程语言一样，它有变量类型，语法结构、方法等。另外，它有一系列的专用方法来控制机器人运动以及IO状态。

　　UR机器人的控制器是运行在Mini-ITXPC上的，一旦PC启动机器人控制器（就像启动服务一样），Polyscope软件就通过PC本地的TCP/IP端口与机器人控制器建立连接了。同样，当上位机作为客户端，通过30001或30002或30003特定的编程端口，与机器人控制器建立TCP/IP连接，这样我们就可以在上位机上按照URScript语言的格式编写脚本程序，直接发送给机器人控制器，机器人就可以直接执行程序了。

　　按照上面所述的机器人脚本编程原理，我就可以在上位机上制作如下界面，实现对UR机器人的远程编程。

图4脚本编程

6、实时反馈端口

　　30001、30002、30003除了用于远程编程外，还有其他功能，如下表所述。

　　端口名称功能

　　30001第一客户端端口客户端可发送脚本代码至服务器；服务器自动以5Hz的频率返回机器人状态与补充消息到客户端。

　　30002第二客户端端口客户端可发送脚本代码安全文件传输协议；服务器自动以5Hz的频率返回机器人状态与消息到客户端。

　　30003实时反馈端口客户端可发送脚本代码安全文件传输协议；服务器自动以125Hz的频率返回机器人状态与消息到客户端。

表4编程口

　　这三个端口另一个共同的特点就是，一旦客户端打开端口，就会按照一定的频率收到来自机器人的信息。需要注意的是30003端口是实时反馈端口，客户端每8ms能收到一次来自机器人的信息。另外，通过测试，客户端通过30001和30002只能每200ms左右收到来自机器人的信息。

　　其实客户端通过这三个端口收到的机器人信息也稍有不同。通过30003端口收到信息是最丰富的，包含了通过30002收到的信息以及通过30001收到的大部分信息。

　　所以说通过实时反馈端口，客户端收到机器人信息效率是最高的，内容也是最全的。通过实时反馈端口每次收到的数据包有1044个字节，这些字节以标准的格式排列。注意在极少情况下客户端会收到小于1044个字节，但是字节排列的格式不变。下表是1044字节排列的顺序表。

　　字节顺序内容

　　1-4整个数据包的字节数

　　5-12控制器通电时间，断电清零

　　13-444关节目标位置、速度、加速度、电流、扭矩，实际位置、速度、电流，控制电流

　　445-684TCP位置、速度、力，0目标位置、速度

　　685-692输入位状态

　　693-740电机温度

　　740-748程序扫描时间

　　749-756保留

　　757-820机器人模式，关节模式，安全模式

　　821-868保留

　　869-892TCP加速度

　　893-940保留

　　941-948速度比例

　　949-956机器人当前动量值

　　957-972保留

　　973-996控制板电压，机器人电压，机器人电流

　　997-1044关节电压

表5实时反馈数据包

　　有了这些数据，上位机的数据表现就会十分丰富。下面有2张上位机界面图，“点动图”获取了关节位置、TCP位置；“初始化图”获取了关节模式、关节实际电流、关节电压以及其他数据。

图5点动图

图6初始化图

7、结束语

　　综上所述，机器人作为ModbusTCP服务器，上位机通过502端口可以控制机器人的所有IO;上位机可以通过30001或30002或30003端口远程下载程序到机器人；上位机通过29999端口可以远程控制程序运行状态；上位机通过30003端口可以实时得到机器人的状态信息。也就是说，利用UR机器人开放的基于TCP/IP协议的端口，可以制作自己的Polyscope软件，实现上位机的远程控制。