CN108858209A - 一种工业机器人控制器 - Google Patents

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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • 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

本发明公开了一种工业机器人控制器，包括主控制器、示教盒、IO单元和多个驱动器，多个驱动器并联后依次与主控制器、示教盒、IO单元通过Gsk‑link伺服总线串联；所述主控制器作为主站，示教器、IO单元和多个驱动器作为从站，从站为公共地址，主站和从站之间采用一对多的通信模式，主站向从站下传数据时，每个通信周期主站向所有从站发送一帧数据，数据长度为4n，n为从站数；从站分别按照协议规定位置从数据区去除本从站需要的数据；从站向主站实时反馈数据，每个通信周期，每个从站将自己实时反馈的数据按照协议添加到数据帧特定位置上传给主站。本发明的有益效果为：系统可靠性高、部件互换性强，拓展能力强、计算力强大，功耗低，成本低。

Description

一种工业机器人控制器
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，尤其涉及一种工业机器人控制器。
背景技术
工业机器人控制器作为工业机器人的核心部件需要完成系统的运动控制、状态监测、安全控制和报警等功能。当前国内外对于工业机器人控制系统的实现主要分为以下方式
(1)PLC和运动控制模块组成的控制系统
该方式主要以PLC为核心，处理控制系统中所有的数据运算和逻辑处理等需求，由运动控制模块完成对于伺服电机的控制。同时通过IO模块监测机器人生产过程中的全部状态，以保证系统的安全。
通常采用FA-M3PLC作为码垛机器人核心控制器，并根据机器人的工作特点在控制系统中设计了两种工作模式，提升了系统整体性能。通常均采用现今成熟的PLC技术，同时加以简单的外围电路和程序设计，以适应复杂恶劣的工业生产环境。
此种方式的好处在于，系统编写程序简单方便。且由于系统结构简单，系统的稳定性好，可以在复杂恶劣的生产环境下使用。然而其缺点也是显而易见的，可扩展能力不高、通用性不强和缺乏移植能力等。
(2)嵌入式计算机和运动控制模块组成的控制系统
嵌入式计算机和运动控制模块组成的控制系统，主要以嵌入式计算机作为主控制器，可选择是否搭载操作系统支持。采用一定的通信协议连接运动控制模块以运动控制模块来完成驱动伺服电机等功能。
文献采用ARM作为主控制器，搭载Linux操作系统，并采用结构化设计完成了基于嵌入式的码垛机器人控制系统，达到了毫米级的定位精度。文献采用ARM+Qt+Linux设计和实现了码垛机器人控制系统，并提供了良好的系统交互界面，整体取得了良好的效果。文献采用嵌入式工业PC搭载RTLinux操作系统，采用模块化设计思想设计了一种开放式的码垛机器人控制系统。其采用嵌入式工业X86PC为主控，通过RTLinux提供系统支持，外部IO与运动控制均交由运动控制模块管理。文献采用了高性能的Cortex-M44内核微控制器STM32F4作为运动控制器，精简外围处理电路，降低了成本。同时搭载uc/os-Ⅱ操作系统，降低了软件开发的难度，并保证了系统的实时性。其整体控制系统由C语言编写，具有良好的移植性和可扩展性。
由上文可知，此方式的好处在于嵌入式工业PC具有通用性可以选择搭载任意的操作系统，典型的例如WinCE、嵌入式Linux和uc/os-II等。因为操作系统可以提供系统接口和支持功能，较裸机开发降低了软件开发难度;且其体积小巧和功耗低等特点，可以集成于不同的机箱当中，降低了整体的设计成本和电气设计的布线成本。其缺点是由于本身体积的原因，并不能搭载计算能力较强和功能较多的硬件，所以导致其计算能力不强，在需要大量的计算时无法提供良好的计算支持。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种工业机器人控制器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种工业机器人控制器，包括主控制器、示教盒、IO单元和多个驱动器，多个驱动器并联后依次与主控制器、示教盒、IO单元通过Gsk-link伺服总线串联；所述主控制器作为主站，示教器、IO单元和多个驱动器作为从站，从站为公共地址，主站和从站之间采用一对多的通信模式，主站向从站下传数据时，每个通信周期主站向所有从站发送一帧数据，数据长度为4n，n为从站数；从站分别按照协议规定位置从数据区去除本从站需要的数据；从站向主站实时反馈数据，每个通信周期，每个从站将自己实时反馈的数据按照协议添加到数据帧特定位置上传给主站。
优选的，所述主控制器包括主CPU板、运动控制板和位控板；主CPU板为PXA270，包括译码模块、速度预处理模块、通讯及驱动接口；运动控制板采用DSP6713，具有速度控制、插补运算、正逆解算法及通讯接口；位控板采用CycloneV FPGA，具有位置控制运算、PLC功能、Gsk-link IP CORE通讯接口。
优选的，所述从站上传主站错误时，发生CRC错误，自动重传，重传次数大于4时报错。
本发明的有益效果为：系统可靠性高、部件互换性强，拓展能力强、计算力强大，功耗低，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例提出的一种工业机器人控制器的架构示意图；
图2为本发明实施例提出的一种工业机器人控制器的主控制器架构示意图。
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。
参照图1-2，一种工业机器人控制器，包括主控制器、示教盒、IO单元和多个驱动器，多个驱动器并联后依次与主控制器、示教盒、IO单元通过Gsk-link伺服总线串联形成一个封闭的控制环；所述主控制器作为主站，示教器、IO单元和多个驱动器作为从站，从站为公共地址，主站和从站之间采用一对多的通信模式，实际操作中，只要从站能满足标准的总线接口和总线协议，可以根据需要设置从站数增加、减少或者任意更换位置，主站向从站下传数据时，每个通信周期主站向所有从站发送一帧数据，数据长度为4n，n为从站数；从站分别按照协议规定位置从数据区去除本从站需要的数据；从站向主站实时反馈数据，每个通信周期，每个从站将自己实时反馈的数据按照协议添加到数据帧特定位置上传给主站；从站上传主站错误时，发生CRC错误，自动重传，重传次数大于4时报错。
主控制器包括主CPU板、运动控制板和位控板；主CPU板为PXA270，包括译码模块、速度预处理模块、通讯及驱动接口；运动控制板采用DSP6713，具有速度控制、插补运算、正逆解算法及通讯接口；位控板采用CycloneV FPGA，具有位置控制运算、PLC功能、Gsk-linkIP CORE通讯接口。
本申请的工业机器人控制器成本低，在实际使用中，可以完成工业机器人的示教、再现、译码、监控、在线帮助、整体调度、总线接口、远程控制等功能，同时可以实现工业机器人的轨迹规划、工业机器人正逆解、插补等算法功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种工业机器人控制器，其特征在于：包括主控制器、示教盒、IO单元和多个驱动器，多个驱动器并联后依次与主控制器、示教盒、IO单元通过Gsk-link伺服总线串联；所述主控制器作为主站，示教器、IO单元和多个驱动器作为从站，从站为公共地址，主站和从站之间采用一对多的通信模式，主站向从站下传数据时，每个通信周期主站向所有从站发送一帧数据，数据长度为4n，n为从站数；从站分别按照协议规定位置从数据区去除本从站需要的数据；从站向主站实时反馈数据，每个通信周期，每个从站将自己实时反馈的数据按照协议添加到数据帧特定位置上传给主站。
2.根据权利要求1所述的工业机器人控制器，其特征在于：所述主控制器包括主CPU板、运动控制板和位控板；主CPU板为PXA270，包括译码模块、速度预处理模块、通讯及驱动接口；运动控制板采用DSP6713，具有速度控制、插补运算、正逆解算法及通讯接口；位控板采用CycloneV FPGA，具有位置控制运算、PLC功能、Gsk-link IP CORE通讯接口。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人控制器，其特征在于：所述从站上传主站错误时，发生CRC错误，自动重传，重传次数大于4时报错。
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