一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)自動化水平提高，更多的機(jī)器人投入生產(chǎn)線，機(jī)器人的功能也越發(fā)的完善和強(qiáng)大，8軸機(jī)器人受到人們的關(guān)注，其包括2軸的平面運(yùn)動和6軸的機(jī)械臂運(yùn)動。機(jī)器人的控制對速度、精度提出越來越高的要求，對用于伺服運(yùn)動控制的現(xiàn)場總線的傳輸速度和總線接口的實(shí)時性能提出了很高的要求。為保證機(jī)器人精確完成動作和作業(yè)，其相應(yīng)的控制系統(tǒng)顯得尤為重要。
[0003]目前的機(jī)器人控制系統(tǒng)大都采用10直連或是CANbus總線的通訊方式。10直連具有接線復(fù)雜、不易拓展、不同公司產(chǎn)品相互兼容性差等諸多缺點(diǎn)，CANbus總線雖然通信穩(wěn)定有較高的抗干擾性能但其無法滿足高檔數(shù)控裝置對實(shí)時性和可靠性的要求。而EtherCAT使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，采用全雙工100Mbps，EtherCAT主站可在30us刷新1000個10數(shù)字量，傳送1486字節(jié)以太網(wǎng)幀僅需300us，控制100個長度8字節(jié)的伺服軸數(shù)據(jù)只需用lOOus。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]1.要解決的技術(shù)問題
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中工工業(yè)機(jī)器人實(shí)時性、可靠性和可擴(kuò)展性較差的問題，本實(shí)用新型提供了一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)。它利用EtherCAT總線通訊的方式構(gòu)建機(jī)器人控制系統(tǒng)減少機(jī)器人硬件接線，可以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)器人控制的實(shí)時性與精度，簡化機(jī)器人系統(tǒng)功能擴(kuò)展的復(fù)雜程度的目的。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型方案按以下方式進(jìn)行:
[0008]—種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括兩兩之間控制和反饋信號雙向傳遞、且遞次連接的示教面板、控制系統(tǒng)、主站以太網(wǎng)主站控制器、從站以太網(wǎng)控制器(ESC)和伺服系統(tǒng)或1擴(kuò)展模塊或傳感器；所述控制和反饋信號通過總線通訊方式。
[0009]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)為嵌入式主控制系統(tǒng)，包括Linux操作系統(tǒng)、S3C6410微處理器(MCU)，組成一體化結(jié)構(gòu)；所述主站以太網(wǎng)控制器選用DM9000A高速以太網(wǎng)接口芯片；并將所述示教面板、控制系統(tǒng)和DM9000A融合在一個系統(tǒng)當(dāng)中。
[0010]優(yōu)選地，所述S3C6410微處理器采用ARM11架構(gòu)；所述示教面板采用觸摸顯示屏，并配有安全開關(guān)和急停按鈕；所述從站以太網(wǎng)控制器選用ARM Cortex-M3內(nèi)核的微處理器和DM9000A高速以太網(wǎng)接口芯片。
[0011]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)外殼采用金屬屏蔽罩，并留出相應(yīng)接口。
[0012]優(yōu)選地，所述主和從以太網(wǎng)控制器采用一進(jìn)一出的接線方式。
[0013]3.有益效果
[0014]采用本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0015](1)本實(shí)用新型的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，通過總線通訊的方式有效降低了系統(tǒng)硬件復(fù)雜程度，減少接線量。
[0016](2)本實(shí)用新型的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，以嵌入式一體化系統(tǒng)代替工業(yè)PC加Windows操作系統(tǒng)的控制模式，精簡系統(tǒng)體積，增強(qiáng)了系統(tǒng)擴(kuò)展的靈活性。
[0017](3)本實(shí)用新型的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，可將總線通訊的速率上調(diào)至100Mbps相較于CANbus的最高1Mbps通信速率，系統(tǒng)的實(shí)時性得以顯著提尚ο
[0018](4)本實(shí)用新型的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，便于后續(xù)功能的拓展，只要遵循EtherCAT總線通訊方式的模塊可輕松掛接至總線上，擴(kuò)展系統(tǒng)功能變得更加簡單。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的示意圖；。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括電源以及兩兩之間控制和反饋信號雙向傳遞、且遞次連接的示教面板、控制系統(tǒng)、主站以太網(wǎng)主站控制器、從站以太網(wǎng)控制器和伺服系統(tǒng)或1擴(kuò)展模塊或傳感器；所述控制和反饋信號通過總線通訊方式。
[0026]本實(shí)施例的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，利用EtherCAT總線通訊的方式構(gòu)建機(jī)器人控制系統(tǒng)減少機(jī)器人硬件接線，實(shí)現(xiàn)了提高機(jī)器人控制的實(shí)時性與精度，簡化機(jī)器人系統(tǒng)功能擴(kuò)展的復(fù)雜程度的目的。
[0027]實(shí)施例2
[0028]本實(shí)施例的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，改進(jìn)之處在于:所述控制系統(tǒng)為嵌入式主控制系統(tǒng)，包括Linux操作系統(tǒng)、S3C6410微處理器，組成一體化結(jié)構(gòu)；所述主站以太網(wǎng)控制器選用DM9000A高速以太網(wǎng)接口芯片；如圖2所示，并將所述示教面板、控制系統(tǒng)和DM9000A融合在一個系統(tǒng)當(dāng)中。所述S3C6410微處理器采用ARM11架構(gòu)；所述示教面板采用觸摸顯示屏，并配有安全開關(guān)和急停按鈕；所述從站以太網(wǎng)控制器選用ARM Cortex-M3內(nèi)核的微處理器和DM9000A高速以太網(wǎng)接口芯片；所述控制系統(tǒng)外殼采用金屬屏蔽罩，并留出相應(yīng)接口 ；所述主和從以太網(wǎng)控制器采用一進(jìn)一出的接線方式。
[0029]本實(shí)施例的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，相較于工業(yè)PC+ffindows操作系統(tǒng)+運(yùn)動控制卡而言，本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)體積更為小巧相對而言功耗也將降低。
[0030]實(shí)施例3
[0031]本實(shí)施例的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)同實(shí)施例2，改進(jìn)之處在于:如圖3所示，應(yīng)用于機(jī)器人防碰撞系統(tǒng)，1擴(kuò)展模塊為超聲波通訊模塊；
[0032]本實(shí)施例的一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，利用超聲波測距原理探測機(jī)器人運(yùn)動范圍內(nèi)的障礙物體，以及時向控制系統(tǒng)發(fā)出碰撞警告采取規(guī)避措施。以往利用10直連通訊的機(jī)器人系統(tǒng)，功能擴(kuò)展接口有限且極其復(fù)雜。利用低速總線通訊的系統(tǒng)，在增加通訊模塊后又會使得總線通訊負(fù)荷加重降低控制系統(tǒng)的實(shí)時性。而EtherCAT總線是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，100M帶寬可完全滿足總線上其他通訊模塊的接入需求。
[0033]以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:包括兩兩之間控制和反饋信號雙向傳遞、且遞次連接的示教面板、控制系統(tǒng)、主站以太網(wǎng)主站控制器、從站以太網(wǎng)控制器和伺服系統(tǒng)或1擴(kuò)展模塊或傳感器；所述控制和反饋信號通過總線通訊方式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)為嵌入式主控制系統(tǒng)，包括Linux操作系統(tǒng)、S3C6410微處理器，組成一體化結(jié)構(gòu)；所述主站以太網(wǎng)控制器選用DM9000A高速以太網(wǎng)接口芯片；并將所述示教面板、控制系統(tǒng)和DM9000A融合在一個系統(tǒng)當(dāng)中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述S3C6410微處理器采用ARM11架構(gòu)；所述示教面板采用觸摸顯示屏，并配有安全開關(guān)和急停按鈕；所述從站以太網(wǎng)控制器選用ARM Cortex-M3內(nèi)核的微處理器和DM9000A高速以太網(wǎng)接口芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)外殼采用金屬屏蔽罩，并留出相應(yīng)接口。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一所述基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主和從以太網(wǎng)控制器均采用一進(jìn)一出的接線方式。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，屬于工業(yè)自動化控制技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的基于EtherCAT總線的新型機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括兩兩之間控制和反饋信號雙向傳遞、且遞次連接的示教面板、控制系統(tǒng)、主站以太網(wǎng)主站控制器、從站以太網(wǎng)控制器(ESC)和伺服系統(tǒng)或io擴(kuò)展模塊或傳感器；所述控制和反饋信號通過總線通訊方式。本實(shí)用新型利用EtherCAT總線通訊的方式構(gòu)建機(jī)器人控制系統(tǒng)減少機(jī)器人硬件接線，可以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)器人控制的實(shí)時性與精度，簡化機(jī)器人系統(tǒng)功能擴(kuò)展的復(fù)雜程度的目的。
【IPC分類】G05B19/042, G05D1/02
【公開號】CN205049925
【申請?zhí)枴緾N201520840166
【發(fā)明人】李紅偉, 許芳宏
【申請人】馬鞍山方宏自動化科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月27日