CN109910007A - 机器人关节用通讯转接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人关节用通讯转接装置及方法，所述转接装置包括转换接口，用于对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器。本发明在机器人控制器与关节伺服电机驱动器之间提供了一种中转媒介，它通过对转换接口的配置来实现对机器人控制器指令的识别，并转换为伺服电机驱动器可识别的通讯方式传递控制信号，有利于实现机器人关节的通用性。

Description

机器人关节用通讯转接装置及方法

技术领域

本发明涉及机器人关节标准化控制技术领域，尤其涉及一种机器人关节用通讯转接装置及方法。

背景技术

随着机器人应用领域的不断扩展和深化，机器人已成为一种高新技术产业，为工业自动化发挥了巨大作用，也将对未来生产和社会发展体现出越来越重要的作用。

由于不同机器人各组件之间的通信方式和通信协议千差万别，导致各代机器人之间很难完全兼容，也使得不同厂家机器人的相应功能模块不能够互相替换。尤其对于那些采用早期通讯模式版本的机器人，对其组件进行更新换代时，无法得到其老版本控制器的支持，因此会造成极大的资源浪费。例如，在进行机器人关节的更新换代时，由于新的机器人关节通讯方式与机器人原核心控制器的通信模式不兼容，给机器人关节的更换造成了障碍。

因此，针对以上不足，需要提供一种媒介，使得不同版本的机器人控制器与关节模块之间的通讯实现标准化，从而使机器人关节能够识别不同版本控制器的指令，进而实现机器人关节的通用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有机器人控制器的不同版本无法兼容与不同通讯方式的机器人关节之间的通信，会造成资源浪费的缺陷，提供一种机器人关节用通讯转接装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人关节用通讯转接装置，包括：

转换接口，用于对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接装置中，所述转换接口包括：

通讯方式选择模块，用于通过功能芯片的IO口获取机器人控制器采用的通讯方式。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接装置中，所述转换接口还包括：

通讯传输模块，用于根据机器人控制器采用的通讯方式初始化相应通讯芯片的CPU管脚，并选择通讯协议，配置所述通讯协议使用的寄存器。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接装置中，所述通讯传输模块还用于：

接收机器人控制器发送的关节控制指令。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接装置中，所述通讯传输模块还用于：

解析接收到的关节控制指令，获得机器人关节伺服电机的控制指令。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接装置中，所述通讯传输模块还用于：

通过SPI通讯方式将伺服电机的控制指令发送给关节伺服电机驱动器。

本发明还提供了一种机器人关节用通讯转接方法，包括：

通过转换接口对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器的转接步骤。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接方法中，所述转接步骤包括：

通过功能芯片的IO口获取机器人控制器采用的通讯方式的步骤。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接方法中，所述转接步骤还包括：

根据机器人控制器采用的通讯方式初始化相应通讯芯片的CPU管脚，并选择通讯协议，配置所述通讯协议使用的寄存器的步骤。

在根据本发明所述的机器人关节用通讯转接方法中，所述转接步骤还包括：

采用所述通讯芯片接收机器人控制器发送的关节控制指令并解析，获得机器人关节伺服电机的控制指令的步骤。

实施本发明的机器人关节用通讯转接装置及方法，具有以下有益效果：本发明在机器人控制器与关节伺服电机驱动器之间提供了一种中转媒介，它通过对转换接口的配置来实现对机器人控制器指令的识别，并转换为伺服电机驱动器可识别的通讯方式传递控制信号。将本发明装置或方法使用于机器人控制器与其控制的关节之间作为中转，解决了由于版本不兼容导致的机器人控制器与关节不能替换使用的缺陷，有利于实现机器人关节的通用性，使配套资源得到充分的利用。

附图说明

图1为根据本发明的机器人关节用通讯转接装置的示例性框图；

图2为根据本发明的机器人关节用通讯转接方法的示例性流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做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。

具体实施方式一、本发明的第一方面提供了一种机器人关节用通讯转接装置，结合图1所示，包括：

转换接口100，用于对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器。

本实施方式是为了在不兼容的机器人控制器与机器人关节之间提供一个转换中介，使转换接口100具备识别机器人控制器指令的能力，又能输出与关节伺服电机驱动器相匹配的控制指令。转换接口100的功能通过CPU实现。

目前常用的通讯方式包括：CanOpen、Ethercat、modbus485。而在机器人控制器与机器人关节之间通常只支持其中一种通讯方式，当二者之间有一个发生改变，就可能造成无法信息交互。例如更换机器人关节后，由于其预置的通讯方式不相同，无法完成相互通讯。而本发明作为一个中转，可以接收各种通讯协议的通讯数据并传送给机器人关节。

进一步，结合图1所示，所述转换接口100包括：

通讯方式选择模块110，用于通过功能芯片的IO口获取机器人控制器采用的通讯方式。

本实施方式中，可通过工作人员根据机器人控制器的通讯方式，操作通讯方式选择模块110上的拨码开关向其CPU-IO管脚输入类别信号，以确定在转换接口100中，选择哪一种通讯芯片来实现信号传递。

再进一步，结合图1所示，所述转换接口100还包括：

通讯传输模块120，用于根据机器人控制器采用的通讯方式初始化相应通讯芯片的CPU管脚，并选择通讯协议，配置所述通讯协议使用的寄存器。

通讯传输模块120根据通讯方式选择模块110中选择的IO管脚的高低电平(000,001,010...)来选择通讯协议，并初始化所用的CPU管脚，同时配置所述通讯协议使用的CPU寄存器。

本实施方式中，在确定了转换接口100将采用的通讯方式以后，需要CPU对相应的通讯芯片(如果是Ethercat这种需要配置的通讯芯片)进行配置，来实现与控制器程序版本的统一；相当于能够根据机器人控制器的通讯方式适应性的选择通讯芯片，来实现接受并识别控制器指令的功能。

本公开中，所述转换接口100内包含的通讯芯片包括Ethercat，CAN，485，可基本满足与机器人控制器相兼容的需求。

进一步，结合图1所示，所述通讯传输模块120还用于：

接收机器人控制器发送的关节控制指令。

当对应控制器的通讯方式选定通讯芯片以后，首先对通讯芯片进行初始化并配置将使用到的CPU寄存器；然后可以启动控制器与通讯传输模块120之间的通讯，即开始采用所述通讯芯片来传递控制器的控制指令。

例如以Ethercat通讯方式为例，CPU通过检测调试人员所设置的拨码开关选择通信协议(000)Ethercat，配置相应的CPU与通讯芯片之间的连接管脚(CPU并口)和寄存器，CPU通过并口配置通讯芯片LAN9252,通讯芯片同时和机器人控制器交互完成自身的启动配置。配置完成后，通讯芯片和机器人控制器实时通讯，CPU从通讯芯片读取机器人控制器的控制指令，并解析后通过CPU片上外设SPI发送给机器人关节，完成相应动作。

再进一步，结合图1所示，所述通讯传输模块120还用于：

解析接收到的关节控制指令，获得机器人关节伺服电机的控制指令。

为了能将机器人控制器的控制信号传递给机器人关节伺服电机，需将关节控制指令转换为关节伺服电机驱动器可接收并可实施的指令。因此，需要对关节控制指令进行解析。

再进一步，所述通讯传输模块120还用于：

通过SPI通讯方式将伺服电机的控制指令发送给关节伺服电机驱动器。SPI总线系统作为一种同步串行外设接口，可实现与各种外围设备之间以串行方式进行通信，并可保证通信的实时性。由此，将不同通讯方式的机器人控制器与关节伺服电机驱动器进行有效的连接，确保了机器人控制器与伺服电机驱动器之间的信息无障碍交互。

另外，所述的讯传输模块120还可用于后期的使用中，通过SPI对电机驱动器的驱动程序进行在线升级，为日后关节的升级提供了途径。

综上可知，本实施方式所述转接装置可将机器人控制器的控制指令，通过Ethercat、Canopen、Modbus485等主流通讯协议的一种，传递给伺服电机驱动器；所述驱动器再对关节进行相应的控制，使机器人完成指令的相关动作；所述转换接口100实现了将远程命令通过芯片之间的SPI通讯方式传输给机器人关节伺服电机驱动器，能够实现对关节各种复杂动作的控制。

此外，本公开的实施例还可提供一种电子设备，该电子设备被配置成包括如上所述机器人关节用通讯转接装置。所述电子设备可以是计算机。

具体实施方式二、本发明的另一方面还提供了一种机器人关节用通讯转接方法，结合图2所示的示例性处理流程200，包括：

处理流程200在整体上包括通过转换接口对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器的转接步骤。

本实施方式是为了在不兼容的机器人控制器与机器人关节之间提供一个转换中介，使其具备识别机器人控制器指令的能力，又能输出与关节伺服电机驱动器相匹配的控制指令。处理流程200的功能通过CPU实现。

进一步，结合图2所示，处理流程200开始于步骤210；

然后执行步骤220：通过功能芯片的IO口获取机器人控制器采用的通讯方式的步骤。

本实施方式中，可通过工作人员根据机器人控制器的通讯方式，通过操作拨码开关向CPU-IO管脚输入类别信号，以确定在转接流程中，选择哪一种通讯芯片来实现信号传递。

再进一步，结合图2所示，可继续执行步骤230：

根据机器人控制器采用的通讯方式初始化相应通讯芯片的CPU管脚，并选择通讯协议，配置所述通讯协议使用的寄存器的步骤230。

步骤230中根据通讯方式选择的IO管脚的高低电平(000,001,010...)来选择通讯协议，并初始化所用的CPU管脚，同时配置所述通讯协议使用的CPU寄存器。

本公开中，所述通讯芯片包括Ethercat，CAN，485，可基本满足与机器人控制器相兼容的需求。

再进一步，结合图2所示，可继续执行步骤240：

采用所述通讯芯片接收机器人控制器发送的关节控制指令并解析，获得机器人关节伺服电机的控制指令的步骤240。

处理流程200结束于步骤250。

当对应控制器的通讯方式选定通讯芯片以后，首先对通讯芯片进行初始化并配置将使用到的CPU寄存器；然后可以启动控制器与机器人关节之间的通讯，即开始采用所述通讯芯片来传递控制器的控制指令。

例如以Ethercat通讯方式为例，CPU通过检测调试人员所设置的拨码开关选择通信协议(000)Ethercat，配置相应的CPU与通讯芯片之间的连接管脚(CPU并口)和寄存器，CPU通过并口配置通讯芯片LAN9252,通讯芯片同时和机器人控制器交互完成自身的启动配置。配置完成后，通讯芯片和机器人控制器实时通讯，CPU从通讯芯片读取机器人控制器的控制指令，并解析后通过CPU片上外设SPI发送给机器人关节，完成相应动作。

本实施方式中，在获得伺服电机的控制指令后，可进一步通过SPI通讯方式将伺服电机的控制指令发送给关节伺服电机驱动器。SPI总线系统作为一种同步串行外设接口，可实现与各种外围设备之间以串行方式进行通信，并可保证通信的实时性。

另外，SPI通讯方式还可用于后期的使用中，通过SPI对电机驱动器的驱动程序进行在线升级，为日后关节的升级提供了途径。

此外，本公开的实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现上述方法实施方式中所记载的各步骤。

综上所述，本发明适用于在机器人标准化及模块化的使用中，作为控制器与伺服电机驱动器的接口。它可将机器人控制器通用的主流通讯方式转换为关节驱动器的SPI通讯方式，使机器人关节具备通用性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人关节用通讯转接装置，其特征在于包括：

转换接口，用于对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的机器人关节用通讯转接装置，其特征在于：所述转换接口包括：

通讯方式选择模块，用于通过功能芯片的IO口获取机器人控制器采用的通讯方式。

3.根据权利要求2所述的机器人关节用通讯转接装置，其特征在于：所述转换接口还包括：

通讯传输模块，用于根据机器人控制器采用的通讯方式初始化相应通讯芯片的CPU管脚，并选择通讯协议，配置所述通讯协议使用的寄存器。

4.根据权利要求3所述的机器人关节用通讯转接装置，其特征在于：所述通讯传输模块还用于：

接收机器人控制器发送的关节控制指令。

5.根据权利要求4所述的机器人关节用通讯转接装置，其特征在于：所述通讯传输模块还用于：

解析接收到的关节控制指令，获得机器人关节伺服电机的控制指令。

6.根据权利要求5所述的机器人关节用通讯转接装置，其特征在于：所述通讯传输模块还用于：

通过SPI通讯方式将伺服电机的控制指令发送给关节伺服电机驱动器。

7.一种机器人关节用通讯转接方法，其特征在于包括：

通过转换接口对机器人控制器的指令进行解析，获得机器人关节可识别的指令，并发送给关节伺服电机驱动器的转接步骤。

8.根据权利要求7所述的机器人关节用通讯转接方法，其特征在于：所述转接步骤包括：

通过功能芯片的IO口获取机器人控制器采用的通讯方式的步骤。

9.根据权利要求8所述的机器人关节用通讯转接方法，其特征在于：所述转接步骤还包括：

根据机器人控制器采用的通讯方式初始化相应通讯芯片的CPU管脚，并选择通讯协议，配置所述通讯协议使用的寄存器的步骤。

10.根据权利要求9所述的机器人关节用通讯转接方法，其特征在于：所述转接步骤还包括：

采用所述通讯芯片接收机器人控制器发送的关节控制指令并解析，获得机器人关节伺服电机的控制指令的步骤。