在本篇文献中，作者薛正卿等人对基于CANopen协议的工业机器人控制系统进行了设计与实现。文章首先介绍了控制器局域网络(CAN)的高层协议CANopen，随后着重探讨了使用可编程计算机控制器(PCC)作为控制系统核心时，如何通过CANopen实现PCC与伺服驱动器之间的通信。文章还详细阐述了CANopen通信方式、控制系统整体结构以及软件系统的设计与实现，并指出该技术在工业机器人领域具有广阔的推广应用前景。
CANopen是一种高层通信协议，其建立在CAN总线基础之上。它不仅包括通信子协议，还包含设备子协议。CANopen遵循OSI模型的网络层及以上的协议，并包含寻址方案、通信子协议及应用层。作为工业控制中常用的现场总线，CANopen支持网络管理、设备监控和节点间通信，同时具备简易的传输层，负责数据的分段与重组。
在CANopen协议中，定义了四种通信对象，分别是服务数据对象(SDO)、过程数据对象(PDO)、网络管理(NMT)对象和特殊功能对象。这些对象共同构成了CANopen的通信模型，使得不同设备之间能够高效、有序地交换信息。
CANopen通信模型可分为以下三种：
1. 生产者-消费者模型：在此模型中，生产者发送数据（PDO），消费者接收数据。数据以PDO的形式从发送节点流向一个或多个接收节点，实现了数据的快速分发。
2. 客户端-服务器模型：此模型适用于访问设备参数和控制命令。服务数据对象(SDO)用于提供节点间的灵活访问服务。SDO允许一个节点（客户端）访问另一节点（服务器）的设备对象字典(OD)中的对象。
3. 预定义主从连接：CANopen协议为一些基本数据交换场景定义了预设的PDO映射，无需额外的配置，即可实现常用的功能，如位置、速度和扭矩等控制。
在工业机器人控制系统的设计中，作者引入了3自由度（3-DOF）工业机器人，此类机器人由三台交流伺服电机驱动控制其三个关节。其中，伺服电机M1控制机械臂的升降，伺服电机M2控制机械臂的旋转，伺服电机M3控制抓手的旋转。PCC作为控制系统的核心，通过CANopen实现了与伺服驱动器之间的高效通信。
文章还强调了控制系统性能的重要性，指出控制系统性能在很大程度上决定了机器人的性能。一个良好的机器人控制系统应当具备灵活方便的操作方式、多种形式的运动控制方式以及安全可靠性。根据应用环境的不同，机器人可以被分为工业机器人和特种机器人两大类。工业机器人面向工业领域，通常指多关节机械手或多自由度机器人，广泛应用于自动化生产线中进行物体的搬运、装配等工作。
文章的控制系统设计和实现部分不仅介绍了软件系统的设计与实现，也涉及了整个控制系统的结构设计，为工业机器人的研究和应用提供了理论与实践相结合的参考。基于CANopen协议的工业机器人控制系统设计将有效地推动机器人技术在工业自动化领域的进步和发展。
