CN114531318A - 一种EtherCAT交换机及运动设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于EtherCAT技术领域，提供一种EtherCAT交换机及运动设备，EtherCAT交换机包括m个EtherCAT从控制器；EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为输入端口，用于输入控制数据；EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口被配置为输出端口，用于输出控制数据；第i个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口与第i+1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口连接；其中，i＝1,2,…,m‑1，m为大于1的整数。本申请可以实现动态、高速的实时总线控制，简化走线，降低硬件平台开发和调试难度。

Description

一种EtherCAT交换机及运动设备

技术领域

本申请属于以太网控制自动化技术(Ethernet for Control AutomationTechnology，EtherCAT)领域，尤其涉及一种EtherCAT交换机及运动设备。

背景技术

目前机器人、无人机等运动设备，需要采用多伺服电机实现运动控制，当前伺服电机一般采用控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线端口，基于CAN总线伺服电机的机器人、无人机有较多的案例，但是CAN总线的通信速度难以满足动态、高速的实时通信和运动控制要求，同时CAN总线随负载的增多每个部件可分配的总线带宽会变窄，进一步限制了CAN总线的应用，并且普遍存在走线复杂，可装配和可维护性差，硬件平台开发和调试难度高的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种EtherCAT交换机及运动设备，以解决基于CAN总线的运动设备，通信速度难以满足动态、高速的实时通信和运动控制要求，并且走线复杂，可装配和可维护性差，硬件平台开发和调试难度高的问题。

本申请实施例的第一方面提供一种EtherCAT交换机，包括m个EtherCAT从控制器；

所述EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为输入端口，用于输入控制数据；

所述EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口被配置为输出端口，用于输出所述控制数据；

第i个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口与第i+1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口连接；

其中，i＝1,2,…,m-1，m为大于1的整数。

在一个实施例中，所述EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口还被配置为输出端口，用于输出反馈数据；

所述EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口还被配置为输入端口，用于输入所述反馈数据。

在一个实施例中，所述反馈数据包括报警数据。

在一个实施例中，所述EtherCAT交换机还包括m+1个应用端口；

第j个应用端口与第j个EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口连接，第m+1个应用端口与第m个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口连接；

在所述EtherCAT交换机应用于运动设备时，第1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为与所述运动设备的控制器连接，第k个应用端口被配置为与所述运动设备的第k个EtherCAT模块连接；

其中，j＝1,2,…,m，k＝1,2,…,n，n为小于或等于m+1的整数。

本申请实施例的第二方面提供一种运动设备，包括控制器、n个EtherCAT模块及第一方面提供的EtherCAT交换机，所述n个EtherCAT模块包括至少一个EtherCAT电机。

在一个实施例中，所述运动设备为机器人或无人机。

在一个实施例中，所述机器人为人形机器人，所述n个EtherCAT模块包括头部的EtherCAT电机、手部的EtherCAT电机及腿部的EtherCAT电机中的至少一种。

在一个实施例中，所述头部的EtherCAT电机包括颈关节EtherCAT电机、颌关节EtherCAT电机及眼关节EtherCAT电机中的至少一种，当所述头部包括多个EtherCAT电机时，所述头部的多个EtherCAT电机依次串联；

所述手部的EtherCAT电机包括肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机中的至少一种，当所述手部包括多个EtherCAT电机时，所述手部的多个EtherCAT电机依次串联；

所述腿部的EtherCAT电机包括髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机中的至少一种，当所述腿部包括多个EtherCAT电机时，所述腿部的多个EtherCAT电机依次串联。

在一个实施例中，所述n个EtherCAT模块还包括与所述应用端口或所述EtherCAT电机连接的EtherCAT传感器、EtherCAT显示屏、EtherCAT音频器件及EtherCAT通信单元中的至少一种。

在一个实施例中，所述EtherCAT传感器包括EtherCAT视觉传感器、EtherCAT听觉传感器及EtherCAT触觉传感器中的至少一种。

本申请实施例的第一方面提供的EtherCAT交换机，包括m个EtherCAT从控制器；EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为输入端口，用于输入控制数据；EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口被配置为输出端口，用于输出控制数据；第i个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口与第i+1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口连接；其中，i＝1,2,…,m-1，m为大于1的整数；通过采用EtherCAT交换机可以提高总线带宽，实现运动设备的动态、高速的实时总线控制，同时简化运动设备的走线，提高可装配和可维护性，降低硬件平台开发和调试难度，且方便实现EtherCAT模块扩展。

可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的EtherCAT交换机的第一种结构示意图；

图2是本申请实施例提供的EtherCAT交换机的第二种结构示意图；

图3是本申请实施例提供的EtherCAT交换机的第三种结构示意图；

图4是本申请实施例提供的人形机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的***、设备、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。“多个”表示“两个”或“两个以上”。

如图1所示，本申请实施例提供一种EtherCAT交换机，包括m个EtherCAT从控制器11～1m；

EtherCAT从控制器11～1m的第一EtherCAT端口P1被配置为输入端口，用于输入控制数据；

EtherCAT从控制器11～1m的第二EtherCAT端口P2和第三EtherCAT端口P3被配置为输出端口，用于输出控制数据；

第1个EtherCAT从控制器11的第三EtherCAT端口P3与第2个EtherCAT从控制器12的第一EtherCAT端口P1连接、第2个EtherCAT从控制器12的第三EtherCAT端口P3与第3个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口连接、…、第m-1个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口与第m个EtherCAT从控制器1m的第一EtherCAT端口P1连接。

在应用中，m为大于1的整数，其数值可以根据实际需要进行设置，也即EtherCAT从控制器的数量可以根据实际需要进行设置。m的数值可由EtherCAT交换机所应用的运动设备的EtherCAT模块的数量决定，通常来说EtherCAT交换机所能提供的对外输出端口的数量应当大于或等于EtherCAT模块的数量，也即对外输出端口的数量可以冗余或刚好足够，由于对外输出端口的数量等于m+1，因此，m的数值应当大于或等于EtherCAT模块的数量减1。

在应用中，EtherCAT交换机应用于运动设备时，第1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口用于连接运动设备的控制器，以输入控制器输出的控制数据，所有EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口都被配置为输出端口，用于输出控制数据；其中，所有EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和最后一个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口分别用于与运动设备的不同EtherCAT模块连接，以实现运动设备的控制器对每个EtherCAT模块的控制；除最后一个EtherCAT从控制器之前的其他EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口则用于与下一个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口连接，用于将控制数据传输至下一个EtherCAT从控制器，所有EtherCAT从控制器串联，使得控制器输出的控制数据可以通过串联链路依次传输至每个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口，如此，则可实现控制数据在所有EtherCAT从控制器之间的逐级传输。

在应用中，EtherCAT交换机应用于运动设备时，可以通过运动设备的控制器来配置每个EtherCAT从控制器的EtherCAT端口，控制器中可以存储与每个EtherCAT从控制器的EtherCAT端口对应的EtherCAT配置文件，以使得控制器通过读取EtherCAT配置文件即可获知每个EtherCAT从控制器的EtherCAT端口的配置和连接情况，从而可以实现软硬件的自动匹配，便于控制器后续对每个EtherCAT从控制器及每个EtherCAT从控制器所连接的EtherCAT模块进行控制。

如图2所示，在一个实施例中，EtherCAT从控制器11～1m的第一EtherCAT端口P1还被配置为输出端口，用于输出反馈数据；

EtherCAT从控制器11～1m的第二EtherCAT端口P2和第三EtherCAT端口P3还被配置为输入端口，用于输入反馈数据。

在应用中，EtherCAT交换机应用于运动设备时，运动设备的每个EtherCAT模块既可以根据控制器输出的控制数据执行相应的操作，也可以在有需要的任意时刻向控制器发送反馈数据，例如，在接收到控制数据或执行相应操作之后、向控制器发送反馈自身工作状态的反馈数据。每个EtherCAT模块可以基于同一串联链路接收控制数据和发送反馈数据，控制数据和反馈数据的传输路径相同、传输方向相反，反馈数据的传输原理参见控制数据的传输原理部分，此处不再赘述。

图1中示例性的示出EtherCAT从控制器的每个EtherCAT端口均为单向传输端口，仅用于传输控制数据；

图2中示例性的示出EtherCAT从控制器的每个EtherCAT端口均为双向传输端口，既用于传输控制数据、又用于传输反馈数据；

其中，向右的实线箭头方向表示不同部件之间的控制数据的传输方向，向左的实线箭头表示不同部件之间的反馈数据的传输方向，向右的虚线箭头方向表示EtherCAT从控制器内部的控制数据的传输方向，向左的虚线箭头表示EtherCAT从控制器内部的反馈数据的传输方向。

在应用中，反馈数据可以包括报警数据，每个EtherCAT模块在自身工作状态异常时，可以发送报警数据给控制器。控制器可以连接报警器，以在任一EtherCAT模块的工作状态异常时发出相应的报警信号。报警器可以通过声音报警器、灯光报警器和声光报警器中的至少一种来实现，声音报警器可以通过语音芯片和扬声器实现，也可以由控制器代替语音芯片来实现语音数据处理功能。报警器可以发出多种不同的报警信号，以分别在每个EtherCAT模块故障时发出不同的报警信号，利于区分和识别不同的EtherCAT模块故障，例如，声音报警器可以对不同的EtherCAT模块故障进行不同的语音提示。

在应用中，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该控制器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该控制器也可以是任何常规的处理器等。

如图3所示，在一个实施例中，EtherCAT交换机100还包括m+1个应用端口E1～E(m+1)；

第1个应用端口E1与第1个EtherCAT从控制器11的第二EtherCAT端口P2连接、第2个应用端口E2与第1个EtherCAT从控制器12的第二EtherCAT端口P2连接、…、第m个应用端口Em与第m个EtherCAT从控制器1m的第二EtherCAT端口P2连接，第m+1个应用端口E(m+1)与第m个EtherCAT从控制器1m的第三EtherCAT端口P3连接。

在应用中，运动设备包括控制器和n个EtherCAT模块，在EtherCAT交换机应用于运动设备时，第1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为与控制器连接，第1个应用端口被配置为与第1个EtherCAT模块连接，第2个应用端口被配置为与第2个EtherCAT模块连接、…、第m+1个应用端口被配置为与第m+1个EtherCAT模块连接.

在应用中，n为小于或等于m+1的整数，其数值可以根据实际需要进行设置，也即运动设备的EtherCAT模块的数量可以根据实际需要进行设置。m的数值可由EtherCAT模块的数量决定，通常来说每个EtherCAT模块都需要连接至一个应用端口，EtherCAT交换机所能提供的应用端口的数量应当大于或等于EtherCAT模块的数量，也即应用端口的数量可以冗余或刚好足够，由于应用端口的数量等于m+1，因此，n的数值应当小于或等于m+1。

在应用中，EtherCAT端口为EtherCAT从控制器自身的管脚端口，其通常不能实现插接式连接，而应用端口则可以设置为插接式端口，以实现EtherCAT交换机与运动设备的各EtherCAT模块之间的插接式连接，利于接线和安装。

在应用中，运动设备的EtherCAT模块至少应当包括用于实现运动功能的EtherCAT电机，也可以包括用于实现数据传感功能的EtherCAT传感器、实现数据显示功能的EtherCAT显示屏及实现数据通信功能的EtherCAT通信单元等。运动设备可以是机器人、无人机等。机器人可以是人形机器人、四足机器人等仿生机器人，EtherCAT电机可以设置于仿生机器人的头部、颈部、腰部、四肢等活动关节处，EtherCAT传感器则可根据实际需要设置于任意位置。无人机可以是单旋翼、二旋翼、四旋翼、六旋翼等旋翼无人机，EtherCAT电机可以设置于旋翼、起落架等活动部件处，EtherCAT传感器则可根据实际需要设置于任意位置。

在一个实施例中，机器人为人形机器人，n个EtherCAT模块包括头部的EtherCAT电机、手部的EtherCAT电机及腿部的EtherCAT电机中的至少一种。

在一个实施例中，机器人为四足机器人，n个EtherCAT模块包括头部的EtherCAT电机及腿部的EtherCAT电机中的至少一种。

在应用中，EtherCAT电机可以基于具有EtherCAT端口的伺服电机实现。

在一个实施例中，头部的EtherCAT电机包括颈关节EtherCAT电机、颌关节EtherCAT电机及眼关节EtherCAT电机中的至少一种，当头部包括多个EtherCAT电机时，头部的多个EtherCAT电机依次串联。

在应用中，根据头部的活动关节数量的不同，头部的EtherCAT电机的具体组成结构也不相同，例如，头部可以包括颈关节、颌关节及眼关节中的至少一种，相应的，头部的EtherCAT电机可以包括颈关节EtherCAT电机、颌关节EtherCAT电机及眼关节EtherCAT电机中的至少一种。当头部包括多个关节时，这些关节对应的多个EtherCAT电机可以依次串联；例如，当头部包括颈关节、颌关节及眼关节时，头部的EtherCAT电机包括依次串联的颈关节EtherCAT电机、颌关节EtherCAT电机及眼关节EtherCAT电机；当头部包括颈关节和颌关节时，头部的EtherCAT电机包括依次串联的颈关节EtherCAT电机和颌关节EtherCAT电机；当头部包括颈关节和眼关节时，头部的EtherCAT电机包括依次串联的颈关节EtherCAT电机和眼关节EtherCAT电机；当头部包括颌关节和眼关节时，头部的EtherCAT电机包括依次串联的颌关节EtherCAT电机和眼关节EtherCAT电机。

在一个实施例中，手部的EtherCAT电机包括肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机中的至少一种，当手部包括多个EtherCAT电机时，所述手部的多个EtherCAT电机依次串联。

在应用中，根据手部的活动关节数量的不同，手部的EtherCAT电机的具体组成结构也不相同，例如，手部可以包括肩关节、肘关节、腕关节及指关节中的至少一种，相应的，手部的EtherCAT电机可以包括肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机中的至少一种，当手部包括多个关节时，这些关节对应的多个EtherCAT电机依次串联；例如，当手部包括肩关节、肘关节、腕关节及指关节时，手部的EtherCAT电机包括依次串联的肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机；当手部包括肩关节、肘关节及腕关节时，手部的EtherCAT电机包括依次串联的肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机及腕关节EtherCAT电机；当手部包括肩关节、肘关节及指关节时，手部的EtherCAT电机包括依次串联的肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机；当手部包括肩关节、腕关节及指关节时，手部的EtherCAT电机包括依次串联的肩关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机；当手部包括肘关节、腕关节及指关节时，手部的EtherCAT电机包括依次串联的肘关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机。

在一个实施例中，腿部的EtherCAT电机包括髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机中的至少一种，当腿部包括多个EtherCAT电机时，腿部的多个EtherCAT电机依次串联。

在应用中，根据腿部的活动关节数量的不同，腿部的EtherCAT电机的具体组成结构也不相同，例如，腿部可以包括髋关节、大腿关节、小腿关节及趾关节中的至少一种，相应的，腿部的EtherCAT电机可以包括髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机中的至少一种。当腿部包括多个关节时，这些关节对应的多个EtherCAT电机依次串联；例如，当腿部包括髋关节、大腿关节、小腿关节及趾关节时，腿部的EtherCAT电机包括依次串联的髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机；当腿部包括髋关节、大腿关节及小腿关节时，腿部的EtherCAT电机包括依次串联的髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机及小腿关节EtherCAT电机；当腿部包括髋关节、大腿关节及趾关节时，腿部的EtherCAT电机包括依次串联的髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机；当腿部包括髋关节、小腿关节及趾关节时，腿部的EtherCAT电机包括依次串联的髋关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机；当腿部包括大腿关节、小腿关节及趾关节时，腿部的EtherCAT电机包括依次串联的大腿关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机。

在一个实施例中，n个EtherCAT模块还包括与应用端口或EtherCAT电机连接的EtherCAT传感器、EtherCAT显示屏、EtherCAT音频器件及EtherCAT通信单元中的至少一种。

在应用中，EtherCAT模块包括EtherCAT传感器、EtherCAT显示屏、EtherCAT音频器件、EtherCAT通信单元等时，这些部件可以直接与应用端口连接，也可以与EtherCAT电机连接，具体由运动设备的构造决定。每个EtherCAT部件都可以直接与应用端口连接或者与其他EtherCAT部件串联。

在一个实施例中，EtherCAT传感器包括EtherCAT视觉传感器、EtherCAT听觉传感器及EtherCAT触觉传感器中的至少一种。

在应用中，EtherCAT视觉传感器可以基于具有EtherCAT端口的EtherCAT摄像头实现；EtherCAT听觉传感器可以基于具有EtherCAT端口的EtherCAT语音芯片和麦克风实现，也可以由运动设备的控制器代替语音芯片来实现语音数据处理功能；EtherCAT触觉传感器可以基于具有EtherCAT端口的EtherCAT压力传感器或EtherCAT触控传感器来实现。

在应用中，EtherCAT显示屏可以为具有EtherCAT端口的薄膜晶体管液晶显示屏(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)、液晶显示屏(LiquidCrystal Display，LCD)、有机电激光显示屏(Organic Light-Emitting Diode，OLED)、量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)显示屏，七段或八段数码管等。

在应用中，EtherCAT音频器件可以包括具有EtherCAT端口的扬声器、麦克风等。

在应用中，EtherCAT通信单元可以为具有EtherCAT端口的有线或无线通信单元，可以根据实际需要设置为任意能够直接或间接进行通信的器件，例如，无线通信单元可以提供应用在网络设备上的包括无线局域网(Wireless Localarea Networks，WLAN)(如Wi-Fi网络)，蓝牙，Zigbee，移动通信网络，全球导航卫星***(Global Navigation SatelliteSystem，GNSS)，调频(Frequency Modulation，FM)，近距离无线通信技术(Near FieldCommunication，NFC)，红外技术(Infrared，IR)等通信的解决方案。无线通信单元可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。无线通信单元可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。无线通信单元还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。

如图4所示，本申请实施例提供一种人形机器人，包括EtherCAT交换机100、控制器200及6个EtherCAT模块300～800，EtherCAT交换机100包括6个应用端口E1～E6；

其中，EtherCAT模块300与应用端口E1连接，EtherCAT模块300包括依次串联的颈关节EtherCAT电机、颌关节EtherCAT电机及眼关节EtherCAT电机；

EtherCAT模块400与应用端口E2连接，EtherCAT模块400包括依次串联的EtherCAT传感器、EtherCAT显示屏及EtherCAT音频器件；

EtherCAT模块500与应用端口E3连接，EtherCAT模块500包括依次串联的位于人形机器人的左手部的肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机及腕关节EtherCAT电机；

EtherCAT模块600与应用端口E4连接，EtherCAT模块600包括依次串联的位于人形机器人的右手部的肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机及腕关节EtherCAT电机；

EtherCAT模块700与应用端口E5连接，EtherCAT模块700包括依次串联的位于人形机器人的左腿部的髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机及小腿关节EtherCAT电机；

EtherCAT模块800与应用端口E6连接，EtherCAT模块800包括依次串联的位于人形机器人的右腿部的髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机及小腿关节EtherCAT电机。

在应用中，运动设备可包括但不仅限于控制器、EtherCAT模块及EtherCAT交换机，还可以包括更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，控制面板、按键、存储器等。

在应用中，存储器在一些实施例中可以是运动设备的内部存储单元，例如运动设备的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是运动设备的外部存储设备，例如，运动设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。存储器还可以既包括运动设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作***、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时存储已经输出或者将要输出的数据。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种EtherCAT交换机，其特征在于，包括m个EtherCAT从控制器；

所述EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为输入端口，用于输入控制数据；

所述EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口被配置为输出端口，用于输出所述控制数据；

第i个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口与第i+1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口连接；

其中，i＝1,2,…,m-1，m为大于1的整数。

2.如权利要求1所述的EtherCAT交换机，其特征在于，所述EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口还被配置为输出端口，用于输出反馈数据；

所述EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口和第三EtherCAT端口还被配置为输入端口，用于输入所述反馈数据。

3.如权利要求2所述的EtherCAT交换机，其特征在于，所述反馈数据包括报警数据。

4.如权利要求1至3任一项所述的EtherCAT交换机，其特征在于，还包括m+1个应用端口；

第j个应用端口与第j个EtherCAT从控制器的第二EtherCAT端口连接，第m+1个应用端口与第m个EtherCAT从控制器的第三EtherCAT端口连接；

在所述EtherCAT交换机应用于运动设备时，第1个EtherCAT从控制器的第一EtherCAT端口被配置为与所述运动设备的控制器连接，第k个应用端口被配置为与所述运动设备的第k个EtherCAT模块连接；

其中，j＝1,2,…,m，k＝1,2,…,n，n为小于或等于m+1的整数。

5.一种运动设备，其特征在于，包括控制器、n个EtherCAT模块及如权利要求4所述的EtherCAT交换机，所述n个EtherCAT模块包括至少一个EtherCAT电机。

6.如权利要求5所述的运动设备，其特征在于，所述运动设备为机器人或无人机。

7.如权利要求6所述的运动设备，其特征在于，所述机器人为人形机器人，所述n个EtherCAT模块包括头部的EtherCAT电机、手部的EtherCAT电机及腿部的EtherCAT电机中的至少一种。

8.如权利要求7所述的运动设备，其特征在于，所述头部的EtherCAT电机包括颈关节EtherCAT电机、颌关节EtherCAT电机及眼关节EtherCAT电机中的至少一种，当所述头部包括多个EtherCAT电机时，所述头部的多个EtherCAT电机依次串联；

所述手部的EtherCAT电机包括肩关节EtherCAT电机、肘关节EtherCAT电机、腕关节EtherCAT电机及指关节EtherCAT电机中的至少一种，当所述手部包括多个EtherCAT电机时，所述手部的多个EtherCAT电机依次串联；

所述腿部的EtherCAT电机包括髋关节EtherCAT电机、大腿关节EtherCAT电机、小腿关节EtherCAT电机及趾关节EtherCAT电机中的至少一种，当所述腿部包括多个EtherCAT电机时，所述腿部的多个EtherCAT电机依次串联。

9.如权利要求5至8任一项所述的运动设备，其特征在于，所述n个EtherCAT模块还包括与所述应用端口或所述EtherCAT电机连接的EtherCAT传感器、EtherCAT显示屏、EtherCAT音频器件及EtherCAT通信单元中的至少一种。

10.如权利要求9所述的运动设备，其特征在于，所述EtherCAT传感器包括EtherCAT视觉传感器、EtherCAT听觉传感器及EtherCAT触觉传感器中的至少一种。

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