CN110977993A - 一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统 - Google Patents

一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统 Download PDF

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邵忠良
苏景军
程汉湘
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Abstract

本发明公开了一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，包括PC主站模块、示教盒模块、EtherCAT从站模块、控制模块、智能安全模块、学习模块及机械手臂，其中，PC主站模块及示教盒模块与EtherCAT从站模块电连接，EtherCAT从站模块与智能安全模块及学习模块电连接，智能安全模块及学习模块与控制模块连接，控制模块与机械手臂电连接。有益效果：本发明具有高速、数据效率高的特点，能满足各种通讯需求，通过设置智能安全模块，从而具备智能、安全、高效、灵活的特点，提高工业生产线的智能化水平，通过设置学习模块，从而使得机械手臂可以自我学习且能形成永久记忆，方便后续使用，降低学习成本。

Description

一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统
技术领域
本发明涉及工业自动化控制领域，具体来说，涉及一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统。
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，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系统，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。
现在工业机械手臂最常见的教导方法是使用教导盒，产生欲到达位置点的指令来生成路径，对于复杂动作的工作内容或是要加工立体状不规则工件，使用教导盒的方法较不人性化且耗费时间成本。且机械臂应用中缺少感知功能，难以适应复杂多变的生产环境，且多要求零部件静态固定摆放，生产效率遇到瓶颈。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，包括PC主站模块、示教盒模块、EtherCAT从站模块、控制模块、智能安全模块、学习模块及机械手臂，其中，所述PC主站模块及所述示教盒模块与所述EtherCAT从站模块电连接，所述EtherCAT从站模块与所述智能安全模块及学习模块电连接，所述智能安全模块及学习模块与所述控制模块连接，所述控制模块与机械手臂电连接；
其中，所述智能安全模块包括人脸识别认证模块、手势识别控制模块、异常入侵监测模块、动态目标追踪模块，所述人脸识别认证模块与所述手势识别控制模块电连接，所述所述手势识别控制模块连接与所述异常入侵监测模块电连接，所述异常入侵监测模块与所述动态目标追踪模块电连接；
其中，所述学习模块包括数据读取模块、命令生成部模块、命令输出部模块、动态模型计算部模块、动态模型记忆部模块，所述数据读取模块与所述命令生成部模块电连接，所述命令生成部模块与所述命令输出部模块及动态模型计算部模块电连接，所述命令输出部模块与所述机械手臂电连接，所述动态模型计算部模块与所述动态模型记忆部模块及所述机械手臂电连接。
进一步的，所述PC主站模块包括LinuxCNC及以太网卡，所述LinuxCNC与所述以太网卡电连接。
进一步的，所述示教盒模块包括人机交互设备及CPU一，所述人机交互设备与所述CPU一电连接。
进一步的，所述控制模块CPU二、X轴伺服接口、Y轴伺服接口及数字与模拟接口，所述CPU二与所述X轴伺服接口、所述Y轴伺服接口及所述数字与模拟接口电连接。
进一步的，所述PC主站模块与所述EtherCAT从站模块之间的接口方式为MII，MII建立在以RJ45接头的网线物理层上，实现EtherCAT报文的传送。
进一步的，所述数字与模拟接口包括AD/DA转换器件和数字器件，通过所述数字与模拟接口将外部传感器和所述CPU二电连接。
本发明的有益效果为：通过设置EtherCAT从站模块，从而使得机械臂控制系统具有高速、数据效率高的特点，能满足各种通讯需求，通过设置智能安全模块，从而具备智能、安全、高效、灵活的特点，通过视觉测量的方式，使得机械臂控制系统具备动态测量的能力，进而提高工业生产线的智能化水平，通过设置学习模块，从而使得机械手臂可以自我学习，友善度高，且可以将学习后形成的模型永久记忆，方便后续更换机械臂后继续使用，降低学习成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统的控制模块的结构示意图。
图中：
1、PC主站模块；101、LinuxCNC；102、以太网卡；2、示教盒模块；201、人机交互设备；202、CPU一；3、EtherCAT从站模块；4、控制模块；401、CPU二；402、X轴伺服接口；403、Y轴伺服接口；404、数字与模拟接口；5、智能安全模块；501、人脸识别认证模块；502、手势识别控制模块；503、异常入侵监测模块；504、动态目标追踪模块；6、学习模块；601、数据读取模块；602、命令生成部模块；603、命令输出部模块；604、动态模型计算部模块；605、动态模型记忆部模块；7、机械手臂。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-2所示，根据本发明实施例的EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，包括PC主站模块1、示教盒模块2、EtherCAT从站模块3、控制模块4、智能安全模块5、学习模块6及机械手臂7，其中，所述PC主站模块1及所述示教盒模块2与所述EtherCAT从站模块3电连接，所述EtherCAT从站模块3与所述智能安全模块5及学习模块6电连接，所述智能安全模块5及学习模块6与所述控制模块4连接，所述控制模块4与机械手臂7电连接；
其中，所述智能安全模块5包括人脸识别认证模块501、手势识别控制模块502、异常入侵监测模块503、动态目标追踪模块504，所述人脸识别认证模块501与所述手势识别控制模块502电连接，所述所述手势识别控制模块502连接与所述异常入侵监测模块503电连接，所述异常入侵监测模块503与所述动态目标追踪模块504电连接；
其中，所述学习模块6包括数据读取模块601、命令生成部模块602、命令输出部模块603、动态模型计算部模块604、动态模型记忆部模块605，所述数据读取模块601与所述命令生成部模块602电连接，所述命令生成部模块602与所述命令输出部模块603及动态模型计算部模块604电连接，所述命令输出部模块603与所述机械手臂7电连接，所述动态模型计算部模块604与所述动态模型记忆部模块605及所述机械手臂7电连接。
在一个实施例中，所述PC主站模块1包括LinuxCNC101及以太网卡102，所述LinuxCNC101与所述以太网卡102电连接。
在一个实施例中，所述示教盒模块2包括人机交互设备201及CPU一202，所述人机交互设备201与所述CPU一202电连接。
在一个实施例中，所述控制模块4CPU二401、X轴伺服接口402、Y轴伺服接口403及数字与模拟接口404，所述CPU二401与所述X轴伺服接口402、所述Y轴伺服接口403及所述数字与模拟接口404电连接。
在一个实施例中，所述PC主站模块1与所述EtherCAT从站模块3之间的接口方式为MII，MII建立在以RJ45接头的网线物理层上，实现EtherCAT报文的传送。
在一个实施例中，所述数字与模拟接口404包括AD/DA转换器件和数字器件，通过所述数字与模拟接口404将外部传感器和所述CPU二401电连接。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置EtherCAT从站模块3，从而使得机械臂控制系统具有高速、数据效率高的特点，能满足各种通讯需求，通过设置智能安全模块5，从而具备智能、安全、高效、灵活的特点，通过视觉测量的方式，使得机械臂控制系统具备动态测量的能力，进而提高工业生产线的智能化水平，通过设置学习模块6，从而使得机械手臂可以自我学习，友善度高，且可以将学习后形成的模型永久记忆，方便后续更换机械臂后继续使用，降低学习成本。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，其特征在于，包括PC主站模块（1）、示教盒模块（2）、EtherCAT从站模块（3）、控制模块（4）、智能安全模块（5）、学习模块（6）及机械手臂（7），其中，所述PC主站模块（1）及所述示教盒模块（2）与所述EtherCAT从站模块（3）电连接，所述EtherCAT从站模块（3）与所述智能安全模块（5）及学习模块（6）电连接，所述智能安全模块（5）及学习模块（6）与所述控制模块（4）连接，所述控制模块（4）与机械手臂（7）电连接；
其中，所述智能安全模块（5）包括人脸识别认证模块（501）、手势识别控制模块（502）、异常入侵监测模块（503）、动态目标追踪模块（504），所述人脸识别认证模块（501）与所述手势识别控制模块（502）电连接，所述所述手势识别控制模块（502）连接与所述异常入侵监测模块（503）电连接，所述异常入侵监测模块（503）与所述动态目标追踪模块（504）电连接；
其中，所述学习模块（6）包括数据读取模块（601）、命令生成部模块（602）、命令输出部模块（603）、动态模型计算部模块（604）、动态模型记忆部模块（605），所述数据读取模块（601）与所述命令生成部模块（602）电连接，所述命令生成部模块（602）与所述命令输出部模块（603）及动态模型计算部模块（604）电连接，所述命令输出部模块（603）与所述机械手臂（7）电连接，所述动态模型计算部模块（604）与所述动态模型记忆部模块（605）及所述机械手臂（7）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，其特征在于，所述PC主站模块（1）包括LinuxCNC（101）及以太网卡（102），所述LinuxCNC（101）与所述以太网卡（102）电连接。
3.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，其特征在于，所述示教盒模块（2）包括人机交互设备（201）及CPU一（202），所述人机交互设备（201）与所述CPU一（202）电连接。
4.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，其特征在于，所述控制模块（4）CPU二（401）、X轴伺服接口（402）、Y轴伺服接口（403）及数字与模拟接口（404），所述CPU二（401）与所述X轴伺服接口（402）、所述Y轴伺服接口（403）及所述数字与模拟接口（404）电连接。
5.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，其特征在于，所述PC主站模块（1）与所述EtherCAT从站模块（3）之间的接口方式为MII，MII建立在以RJ45接头的网线物理层上，实现EtherCAT报文的传送。
6.根据权利要求4所述的一种EtherCAT总线二轴机械臂控制系统，其特征在于，所述数字与模拟接口（404）包括AD/DA转换器件和数字器件，通过所述数字与模拟接口（404）将外部传感器和所述CPU二（401）电连接。
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