CN108044624A - 一种基于powerlink总线的机器人控制系统 - Google Patents

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王义海
李勇
王永和
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Shanghai Xinyao Electronics Co Ltd
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
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Abstract

本发明公开了一种基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其属于机器人控制领域的技术，包括：主站控制模块，所述主站控制模块通过POWERLINK总线与若干机器人相连，用于向所述机器人发送控制指令；所述主站控制模块包括：CNC开源控制单元，所述CNC开源控制单元用于所述机器人的正运动学计算、逆运动学计算和轨迹规划，以形成控制指令；POWERLINK通信单元，所述POWERLINK通信单元与所述CNC开源控制单元相连，接受所述CNC开源控制单元发出的控制指令，并通过所述POWELINK总线传输到所述机器人。该技术方案的有益效果是：简化了系统的结构，节省了线缆费用，实现多机器人的同时控制，降低了整个自动化的成本，消除了多台机器人重叠工作区的干涉问题。

Description

一种基于POWERLINK总线的机器人控制系统
技术领域
本发明涉及的是一种机器人控制领域的技术，具体是一种基于 POWERLINK总线的机器人控制系统。
背景技术
随着工业自动化水平的提高，机器人应用的不断深入和完善。多机器人协同工作越来越多地受到人们的关注。
机器人现在已经不再仅限于理论研究阶段，很多工业生产和生活中都可以看到机器人的运用，比如水平四轴机器人就可以运用于：搬运，点胶，雕刻等等场合。所以机器人对社会生产力，特别是工业自动化有着非常重要的影响。但是应用场合的不断增多，应用环境越来越复杂都对机器人的性能提出了挑战，比如在搬运作业当中，为了使生产效率提高，必然要加快机器人的运动速度。
为了能够使机器人运动地更快控制系统的指令传输和信息反馈也要更快，常用的数据传输接口控制方案限制了机器人的性能提升，比如基于串口的机器人控制，由于串口传输速度和抗干扰能力的缺陷不适合在实时要求很高的机器人中使用。在已有的接口控制中USB和以太网是传输速度相对较快的接口，但是USB的传输受距离的影响很大，不适合工业运用的场合。
POWERLINK是一种开源的工业实时以太网，具有简约但强有力的机制，无需复杂的时间同步。
工业实时以太网POWERLINK能支持多路复用，网络中的节点可以具有不同的循环周期，兼顾快速设备和慢速设备，降低网络负载。
工业实时以太网POWERLINK能支持异步通信，适用于非周期性通信的数据。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于POWERLINK 总线的机器人控制系统，本发明简化了系统的结构，节省了线缆费用，实现多机器人的同时控制，降低了整个自动化的成本，消除了多台机器人重叠工作区的干涉问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，包括：
主站控制模块，所述主站控制模块通过POWERLINK总线与若干机器人相连，用于向所述机器人发送控制指令；
所述主站控制模块包括：
CNC开源控制单元，所述CNC开源控制单元用于所述机器人的正运动学计算、逆运动学计算和轨迹规划，以形成控制指令；
POWERLINK通信单元，所述POWERLINK通信单元与所述CNC开源控制单元相连，接受所述CNC开源控制单元发出的控制指令，并通过所述POWELINK总线传输到所述机器人。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述主站控制模块连有机器人示教器。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述机器人示教器与所述主站控制模块采用TCP/IP协议通信。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述机器人中设有若干驱动器，所述驱动器与所述POWERLINK通信单元相连以接受控制指令。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述 CNC开源控制单元判断当前的所述机器人是否与其它所述机器人干涉；
若是，则当前的所述机器人停止执行所述CNC开源控制单元发出的控制指令；
若否，则当前的所述机器人继续执行所述CNC开源控制单元发出的所述控制指令。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述驱动器之间通过网线连接。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述驱动器之间采用串联连接或星形连接。
优选的，该基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其中，所述驱动器之间采用树形连接或环形连接或菊花链形连接。
上述技术方案的有益效果是：本发明简化了系统的结构，节省了线缆费用，实现多机器人的同时控制，降低了整个自动化的成本，消除了多台机器人重叠工作区的干涉问题。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种基于POWERLINK总线的机器人控制系统结构示意图；
图中：1主站控制模块、2机器人、3机器人示教器、11CNC开源控制单元、12POWERLINK通信单元、21驱动器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本实施例包括：
主站控制模块1，主站控制模块1通过POWELINK总线与若干机器人2相连，用于向机器人2发送控制指令；
主站控制模块1包括：
CNC开源控制单元11，CNC开源控制单元11用于机器人2的正运动学计算、逆运动学计算和轨迹规划，以形成控制指令；
POWERLINK通信单元10，POWERLINK通信单元10与CNC开源控制单元11相连，接受CNC开源控制单元11发出的控制指令，并通过 POWELINK总线传输到机器人2。
机器人2中设有若干驱动器21，驱动器21与POWERLINK通信单元10相连以接受控制指令。
主站控制模块1可以连接多个机器人2，主站控制模块1与机器人2 之间的接口采用RJ45接口，从而实现连接。机器人2之间相互连接的接口采用RJ45接口。
每一机器人2中包括若干用于驱动机器人2各个伺服电机的驱动器21。
驱动器21通过网线与主站控制模块1中的POWERLINK通信单元 10相连，之间采用POWELINK协议实现相互通信。
CNC开源控制单元11划分若干CNC通道，每一CNC通道关联一台机器人2。即在每个CNC分时，CNC开源控制单元11进行该CNC通道关联的机器人2的正运动学计算、逆运动学计算和轨迹规划，从而消除了多台机器人2重叠工作区的干涉问题。
CNC开源控制单元11判断当前的机器人2是否与其它机器人2干涉；
若是，则当前的机器人2停止执行CNC开源控制单元11发出的控制指令；
若否，则当前的机器人2继续执行CNC开源控制单元11发出的控制指令。
CNC开源控制单元11形成控制指令后通过与其相连POWERLINK 通信单元10将控制指令传输至对应机器人2的驱动器21。
CNC开源控制单元11在能够对机器人2当前位置和目标位置进行预判，判断机器人2相互间是否存在干涉，从而调整机器人2之间的相对位置，避免它们之间的相互干涉。
主站控制模块1连有机器人示教器3。
机器人示教器3与主站控制模块1采用TCP/IP协议通信。
机器人示教器3与主站控制模块1之间通过RJ45接口相连。
机器人2的驱动器21之间通过网线连接。
本发明较佳实施例中，机器人2的驱动器21之间采用串联连接。
本发明较佳实施例中，机器人2的驱动器21之间采用星形连接。
本发明较佳实施例中，机器人2的驱动器21之间采用树形连接。
本发明较佳实施例中，机器人2的驱动器21之间采用环形或菊花链形连接。
作为驱动器21之间网络拓扑形式的串联连接、星形连接、树形连接、环形或菊花链形连接，能够任意的组合，充分满足工业自动化的需要。
整个控制系统运行时，主站控制模块1中的CNC开源控制单元11 进行机器人2的正运动学计算、逆运动学计算和轨迹规划，从而形成机器人2的控制指令。与主站控制模块1相连的机器人2不止一个，每个机器人2通过POWERLINK总线与主站控制模块1相连，即可同时控制多个机器人2。
CNC开源控制单元11将控制指令经主站控制模块1中的 POWERLINK通信单元10传输到相应的机器人2，即传输到相应机器人2 的各个驱动器21，从而精确的完成对各个机器人2的精确的控制。
本发明的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，与现有技术相比：本发明简化了系统的结构，节省了线缆费用，实现多机器人的同时控制，降低了整个自动化的成本，消除了多台机器人重叠工作区的干涉问题。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征在于，包括：
主站控制模块，所述主站控制模块通过POWERLINK总线与若干机器人相连，用于向所述机器人发送控制指令；
所述主站控制模块包括：
CNC开源控制单元，所述CNC开源控制单元用于所述机器人的正运动学计算、逆运动学计算和轨迹规划，以形成控制指令；
POWERLINK通信单元，所述POWERLINK通信单元与所述CNC开源控制单元相连，接受所述CNC开源控制单元发出的控制指令，并通过所述POWELINK总线传输到所述机器人。
2.根据权利要求1所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述主站控制模块连有机器人示教器。
3.根据权利要求2所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述机器人示教器与所述主站控制模块采用TCP/IP协议通信。
4.根据权利要求1所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述机器人中设有若干驱动器，所述驱动器与所述POWERLINK通信单元相连以接受控制指令。
5.根据权利要求1所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述CNC开源控制单元判断当前的所述机器人是否与其它所述机器人干涉；
若是，则当前的所述机器人停止执行所述CNC开源控制单元发出的所述控制指令；
若否，则当前的所述机器人继续执行所述CNC开源控制单元发出的所述控制指令。
6.根据权利要求4所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述驱动器之间通过网线连接。
7.根据权利要求6所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述驱动器之间采用串联连接或星形连接。
8.根据权利要求6所述的基于POWERLINK总线的机器人控制系统，其特征是，所述驱动器之间采用树形连接或环形连接或菊花链形连接。
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