CN204515479U - 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** - Google Patents
一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN204515479U CN204515479U CN201520208110.7U CN201520208110U CN204515479U CN 204515479 U CN204515479 U CN 204515479U CN 201520208110 U CN201520208110 U CN 201520208110U CN 204515479 U CN204515479 U CN 204515479U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ethercat
- control
- axle
- cpu processor
- station control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，包括PC机Linux主站、6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒，还包括EtherCAT从站控制器，所述6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒分别通过EtherCAT从站控制器与PC机Linux主站相连。本实用新型的控制***，能够有效保证8轴机器人控制的实时性和稳定性，有成本低、扩展性好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业自动化控制领域，特别涉及一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***。
背景技术
随着工业自动化水平提高，更多的机器人投入生产线，机器人的功能也越发的完善和强大，8轴机器人受到人们的关注，其包括2轴的平面运动和6轴的机械臂运动。机器人的控制对速度、精度提出越来越高的要求，对用于伺服运动控制的现场总线的传输速度和总线接口的实时性能提出了很高的要求。为保证机器人精确完成动作和作业，其相应的控制***显得尤为重要。
EtherCAT总线一种实时以太网技术，支持多种设备连接拓扑结构，具有高速、高数据有效率的特点，兼容标准以太网。拥有最优的硬实时性能，相对于传统的现场总线***，底层I/O的响应时间大大缩减。总线上的设备均可实现EtherCAT通讯，无需协议转换，能满足各种通讯需求。
伺服单元是工业控制中一种常用的控制器，广泛运用于数控机床等高精度设备。传统采用PC驱动控制卡的方式中，通讯影响了***性能的提升，不能满足8轴机器人的控制。采用支持EtherCAT总线协议的伺服器能解决通讯问题，但这种方案价格高，货期长，不利于对已有***的兼容和集成，难以面向中低端的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***。
本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：
一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，包括PC机Linux主站、6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒，还包括EtherCAT从站控制器，所述6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒分别通过EtherCAT从站控制器与PC机Linux主站相连。
所述PC机Linux主站包括LinuxCNC以及与LinuxCNC相连的以太网卡，其基于带通用网卡的硬件平台，用于处理机器人数据并将相关控制指令发送给EtherCAT主站协议栈，该协议栈按通信协议编码成报文后通过以太网卡发出；LinuxCNC开源运动控制软件用于机器人的算法计算和轨迹规划，并实时以3维模型反映当前机器人的动作姿态。
所述EtherCAT从站控制器包括EtherCAT从站控制器Ⅰ、EtherCAT从站控制器Ⅱ、EtherCAT从站控制器Ⅲ，其中EtherCAT从站控制器Ⅰ分别与PC机Linux主站、6轴机械臂控制卡、EtherCAT从站控制器Ⅱ连接，EtherCAT从站控制器Ⅱ分别与2轴运动平台控制卡、EtherCAT从站控制器Ⅰ、EtherCAT从站控制器Ⅲ连接，EtherCAT从站控制器Ⅲ分别与EtherCAT从站控制器Ⅱ、机器人示教盒连接。
所述EtherCAT从站控制器Ⅰ、EtherCAT从站控制器Ⅱ之间的接口方式是EBUS，EtherCAT从站控制器Ⅱ、EtherCAT从站控制器Ⅲ之间的接口方式是EBUS，EtherCAT从站控制器Ⅰ与PC机Linux主站之间的接口方式是MII，EBUS、MII两种接口方式都建立在相同的以RJ45接头的网线物理层上，实现EtherCAT报文的传送。
所述6轴机械臂控制卡用于控制机械臂动作，包括CPU处理器Ⅰ，以及分别与CPU处理器Ⅰ相连的数字/模拟接口Ⅰ、ABCDEF对应的6轴伺服接口，CPU处理器Ⅰ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅰ相连通信。
所述ABCDEF对应的6轴伺服接口由电平转换电路组成，将CPU处理器Ⅰ的信号转换成电机伺服器能接收的信号并将信号输出到伺服器，同时将伺服器返回的脉冲转换成CPU处理器Ⅰ能接收的电平送到CPU处理器Ⅰ。
所述数字/模拟接口Ⅰ包括AD/DA转换器件和数字器件，通过这个接口将外部传感器和CPU处理器Ⅰ相连。
所述2轴运动平台控制卡用于控制机械臂的运动平台，使机械臂能在设定范围内移动，其包括CPU处理器Ⅱ，以及分别与CPU处理器Ⅱ相连的数字/模拟接口Ⅱ、XY对应的2轴伺服接口，CPU处理器Ⅱ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅱ通讯。
所述XY对应的2轴伺服接口由电平转换电路组成，将CPU处理器Ⅱ的信号转换成电机伺服器能接收的信号并将信号输出到伺服器，同时将伺服器返回的脉冲转换成CPU处理器Ⅱ能接收的电平送到CPU处理器Ⅱ。
所述数字/模拟接口Ⅱ包括AD/DA转换器件和数字器件，通过这个接口将外部传感器和CPU处理器Ⅱ相连。
所述机器人示教盒作用是对机器人进行调试和示教，其包括CPU处理器Ⅲ、与CPU处理器Ⅲ相连的人机交互设备，CPU处理器Ⅲ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅲ通讯，人机交互设备由CPU处理器Ⅲ控制。
作为进一步改进，所述EtherCAT从站控制器Ⅰ集成到CPU处理器Ⅰ中，EtherCAT从站控制器Ⅱ集成到CPU处理器Ⅱ中，EtherCAT从站控制器Ⅲ集成到CPU处理器Ⅲ中。
作为进一步改进，所述CPU处理器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ采用32位Cortex-m4内核处理器或更高性能更多输出管脚的处理器。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡的伺服接口电路直接连接到CPU处理器，没有中间模块；CPU处理器的和外部电机伺服器之间只有用于电平转换的各轴伺服接口，电路得以简化。
2、采用本控制***方案，不需购买高昂的支持EtherCAT的伺服设备，大大节约了机器人制造成本。
3、采用本控制***方案，将机器人的主要运算任务交由PC机处理，提高了数据处理的速度和效率，使整个***的性能得到极大提升。
4、采用本控制***方案，提高数据传输速度和实时性，有效保证了8轴机器人控制的精确性和稳定性。
5、采用本控制***方案，能灵活地调整网络的拓扑结构，将更多的机器人连接在同一个总线上，实现机器人的协同工作。
附图说明
图1为本实用新型所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1所示，一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***包括PC机Linux主站、6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒，各部分通过其相应的EtherCAT从站控制器与PC机Linux主站连接，在RJ45网线的物理链路上通过EtherCAT总线协议进行通讯，其中EtherCAT从站控制器Ⅰ和以太网卡的接口方式是MII，EtherCAT从站控制器Ⅰ与EtherCAT从站控制器Ⅱ以及EtherCAT从站控制器Ⅱ与EtherCAT从站控制器Ⅲ所用的接口方式是EBUS，两种接口方式都建立在相同的物理层上，实现EtherCAT报文的传送。6轴机械臂控制卡上CPU处理器Ⅰ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅰ相连，同时与数字/模拟接口Ⅰ、ABCDEF对应的6轴伺服接口相连。2轴运动平台控制卡上CPU处理器Ⅱ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅱ相连，同时与数字/模拟接口Ⅱ、XY对应的2轴伺服接口相连。机器人示教盒上CPU处理器Ⅲ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅲ相连，还与人机交互设备相连。各轴伺服接口连接到外部电机伺服器，数字/模拟接口连接到外部传感器。
进一步的，LinuxCNC开源运动控制软件计算得到的结果发送Linux主站协议栈，该协议栈将内容封装成EtherCAT报文发送到以太网卡，以太网卡将数据帧通过网线发到各个EtherCAT从站控制器。EtherCAT从站控制器Ⅰ从报文中将目的地为机械臂控制卡的数据取出，并将机械臂控制卡要返回的数据转载到报文中，然后将报文通过EBUS接口发到EtherCAT从站控制器Ⅱ，以此类推报文最后从EtherCAT从站控制器Ⅲ发回主站，此时主站完成了命令的发送和反馈数据的接收过程。
进一步的，EtherCAT从站控制器Ⅰ和以太网卡的接口方式是MII，EtherCAT从站控制器Ⅰ与EtherCAT从站控制器Ⅱ以及EtherCAT从站控制器Ⅱ与EtherCAT从站控制器Ⅲ所用的接口方式是EBUS，两种接口方式都建立在相同的物理层上，该物理层即为在以RJ45接头的网线。MII接口能兼容通用的以太网接口，这种接口需要以太网控制器和网络变压器，当处于EtherCAT从站控制器之间通信时，我们采用EtherCAT从站控制器自带的EBUS接口，这种接口使用相同的网线进行通信，但节省了以太网控制器和网络变压器电路，这两种接口都能实现EtherCAT报文的传送。
6轴机械臂控制卡用于控制机械臂动作，是机器人完成动作的主体控制器。2轴运动平台控制卡用于控制机械臂的运动平台，使机械臂能在设定范围内移动，增强了机器人的灵活性和活动范围，增加机器人功能。机器人示教盒作用是对机器人进行调试和示教，在现场对机器人的参数进行修改，方便对机器人动作的设定。机器人在开展不同的工序时都需要对其进行示教，示教盒将使得机器人的使用更加的便捷。
各轴伺服接口由电平转换电路组成，将CPU处理器的信号转换成电机伺服器能接收的信号并将信号输出到伺服器。同时将伺服器返回的脉冲转换成CPU处理器能接收的电平送到CPU处理器。数字/模拟接口包括AD/DA转换器件和数字器件，通过这个接口将传感器和CPU处理器相连。该接口的作用是提供传感器的信息反馈通道，同时***扩展所需的开关量输出。人机交互设备为触摸屏、按键。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：包括PC机Linux主站、6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒，还包括EtherCAT从站控制器，所述6轴机械臂控制卡、2轴运动平台控制卡、机器人示教盒分别通过EtherCAT从站控制器与PC机Linux主站相连。
2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述PC机Linux主站包括LinuxCNC以及与LinuxCNC相连的以太网卡，其基于带通用网卡的硬件平台，用于处理机器人数据并将相关控制指令发送给EtherCAT主站协议栈，该协议栈按通信协议编码成报文后通过以太网卡发出；LinuxCNC开源运动控制软件用于机器人的算法计算和轨迹规划，并实时以3维模型反映当前机器人的动作姿态。
3.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述EtherCAT从站控制器包括EtherCAT从站控制器Ⅰ、EtherCAT从站控制器Ⅱ、EtherCAT从站控制器Ⅲ，其中EtherCAT从站控制器Ⅰ分别与PC机Linux主站、6轴机械臂控制卡、EtherCAT从站控制器Ⅱ连接，EtherCAT从站控制器Ⅱ分别与2轴运动平台控制卡、EtherCAT从站控制器Ⅰ、EtherCAT从站控制器Ⅲ连接，EtherCAT从站控制器Ⅲ分别与EtherCAT从站控制器Ⅱ、机器人示教盒连接。
4.根据权利要求3所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述EtherCAT从站控制器Ⅰ、EtherCAT从站控制器Ⅱ之间的接口方式是EBUS，EtherCAT从站控制器Ⅱ、EtherCAT从站控制器Ⅲ之间的接口方式是EBUS，EtherCAT从站控制器Ⅰ与PC机Linux主站之间的接口方式是MII，EBUS、MII两种接口方式都建立在相同的以RJ45接头的网线物理层上，实现EtherCAT报文的传送。
5.根据权利要求3所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述6轴机械臂控制卡用于控制机械臂动作，包括CPU处理器Ⅰ，以及分别与CPU处理器Ⅰ相连的数字/模拟接口Ⅰ、ABCDEF对应的6轴伺服接口，CPU处理器Ⅰ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅰ相连通信。
6.根据权利要求5所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述ABCDEF对应的6轴伺服接口由电平转换电路组成，将CPU处理器Ⅰ的信号转换成电机伺服器能接收的信号并将信号输出到伺服器，同时将伺服器返回的脉冲转换成CPU处理器Ⅰ能接收的电平送到CPU处理器Ⅰ。
7.根据权利要求5所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述数字/模拟接口Ⅰ包括AD/DA转换器件和数字器件，通过这个接口将外部传感器和CPU处理器Ⅰ相连。
8.根据权利要求3所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述2轴运动平台控制卡用于控制机械臂的运动平台，使机械臂能在设定范围内移动，其包括CPU处理器Ⅱ，以及分别与CPU处理器Ⅱ相连的数字/模拟接口Ⅱ、XY对应的2轴伺服接口，CPU处理器Ⅱ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅱ通讯。
9.根据权利要求8所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述XY对应的2轴伺服接口由电平转换电路组成，将CPU处理器Ⅱ的信号转换成电机伺服器能接收的信号并将信号输出到伺服器，同时将伺服器返回的脉冲转换成CPU处理器Ⅱ能接收的电平送到CPU处理器Ⅱ。
10.根据权利要求8所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述数字/模拟接口Ⅱ包括AD/DA转换器件和数字器件，通过这个接口将外部传感器和CPU处理器Ⅱ相连。
11.根据权利要求3所述的基于EtherCAT总线的8轴机器人控制***，其特征在于：所述机器人示教盒作用是对机器人进行调试和示教，其包括CPU处理器Ⅲ、与CPU处理器Ⅲ相连的人机交互设备，CPU处理器Ⅲ通过PDI接口与EtherCAT从站控制器Ⅲ通讯，人机交互设备由CPU处理器Ⅲ控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520208110.7U CN204515479U (zh) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520208110.7U CN204515479U (zh) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204515479U true CN204515479U (zh) | 2015-07-29 |
Family
ID=53713431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520208110.7U Expired - Fee Related CN204515479U (zh) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204515479U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104820403A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-08-05 | 华南理工大学 | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** |
| CN105407026A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-16 | 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 | 一种实时以太网EtherCAT从站*** |
| CN106054845A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 常州灵骏机器人科技有限公司 | 基于工业以太网的服务机器人控制*** |
-
2015
- 2015-04-08 CN CN201520208110.7U patent/CN204515479U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104820403A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-08-05 | 华南理工大学 | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** |
| CN104820403B (zh) * | 2015-04-08 | 2018-04-27 | 华南理工大学 | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** |
| CN105407026A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-03-16 | 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 | 一种实时以太网EtherCAT从站*** |
| CN106054845A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 常州灵骏机器人科技有限公司 | 基于工业以太网的服务机器人控制*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104820403A (zh) | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** | |
| CN104552311B (zh) | 基于EtherCAT的智能工业机器人总线模块及其操作方法 | |
| CN104699122B (zh) | 一种机器人运动控制*** | |
| CN104339354B (zh) | 一种用于6自由度并联机器人的专用运动控制器硬件平台 | |
| CN103425106B (zh) | 一种基于Linux的EtherCAT主/从站控制***及方法 | |
| CN201979219U (zh) | 一种激光焊接机床 | |
| CN103744376B (zh) | 一种伺服驱动器及使用该伺服驱动器的多轴控制*** | |
| CN103358309B (zh) | 一种基于以太网的机械手运动控制*** | |
| CN204308953U (zh) | 一种用于六自由度并联机器人的专用运动控制器硬件平台 | |
| CN108762112A (zh) | 一种基于虚拟现实的工业机器人仿真与实时控制*** | |
| CN204515479U (zh) | 一种基于EtherCAT总线的8轴机器人控制*** | |
| CN108214445A (zh) | 一种基于ros的主从异构遥操作控制*** | |
| CN105163510A (zh) | 一种基于EtherCAT总线的贴片机控制*** | |
| CN212163361U (zh) | 一种两个主站控制器通讯*** | |
| CN205809673U (zh) | 一种机械手的总线多轴伺服控制*** | |
| CN105702112A (zh) | 一种教学型数控机床***及其应用 | |
| CN203250190U (zh) | 工业机器人控制器 | |
| CN106125676A (zh) | 一种机器人控制*** | |
| CN206710827U (zh) | 一种模块化的运动控制器 | |
| CN108015771A (zh) | 一种工业机器人控制*** | |
| CN108044624A (zh) | 一种基于powerlink总线的机器人控制*** | |
| CN202677196U (zh) | 一种基于fpga的agv接口板 | |
| CN204883256U (zh) | 一种机器人高实时控制***架构 | |
| CN115685886A (zh) | 一种基于EtherCAT网络通信的联动激光打标控制卡 | |
| CN211806157U (zh) | 一种EtherCAT总线六轴轴机械臂控制*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150729 |