CN115781691A - 基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人电机数据采集技术领域，提供了一种基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，包括机器人伺服驱动器、上位机和USB转485模块，上位机和USB转485模块通讯连接，机器人伺服驱动器包括多个从站和一个数据整理芯片，各从站分别与机器人的各个关节电机电性连接，各从站通过总线依次连接，且各从站分别与数据整理芯片电性连接；数据整理芯片和USB转485模块通讯连接；上位机用于向机器人伺服驱动器发送数据采集指令，以使至少一个目标从站采集对应的关节电机的电机数据；数据整理芯片用于获取目标从站反馈的电机数据，并发送给上位机。本发明具有采集效率高和切换流畅的有益效果。

Description

基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统

技术领域

本申请涉及机器人电机数据采集技术领域，具体而言，涉及一种基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统。

背景技术

近年来，随着自动化技术的飞速发展，工业机器人、数控机床、自动化生产线正逐步取代人工作业，越来越多的在使用机器人伺服驱动器。上位机可通过伺服驱动器获取机器人不同电机的数据，并将电机数据以波形的形式进行展示，方便查看。

然而，现有的机器人伺服驱动器上位机一次只能采集单个轴的数据，当采集其他轴的数据时必须先切换到其他轴后，才能开始采集，因此，当需要观察其他电机的运行状况时，伺服驱动器需要重新获取目标电机数据，这会导致在上位机上查看其他电机数据时产生延迟卡顿。

因此，急需一种基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，能同时获取多个电机数据，并且在上位机切换不同电机数据时不会产生延迟和卡顿。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，能同时获取多个电机数据，并且在上位机切换不同电机数据时不会产生延迟和卡顿。

本申请提供了一种基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，包括机器人伺服驱动器、上位机和USB转485模块，所述上位机和所述USB转485模块通讯连接，所述USB转485模块和所述机器人伺服驱动器通讯连接，所述机器人伺服驱动器包括多个从站和一个数据整理芯片，各所述从站分别与机器人的各个关节电机电性连接，各所述从站通过总线依次连接，且各所述从站分别与所述数据整理芯片电性连接；所述数据整理芯片和所述USB转485模块通讯连接；

所述上位机用于向所述机器人伺服驱动器发送数据采集指令，以使至少一个目标从站采集对应的所述关节电机的电机数据；所述数据整理芯片用于获取所述目标从站反馈的电机数据，并发送给所述上位机。

本申请的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，通过在伺服驱动器内额外设置数据整理芯片，并且使各个从站与数据整理芯片电性连接，数据整理芯片能够将目标从站反馈的电机数据进行整合，一块传输到上位机，从而使上位机可以采集到每个轴的数据波形信息，节省时间，且切换方便，同时更好的观察机器人每个轴的运行状态，与传统的采集方式相比，本申请的上位机在查看不同轴的电机数据时，不会产生延迟和卡顿，可以快速评估机器人和机器人伺服驱动器的运行能力。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，所述数据采集指令包括从站符，所述从站用于识别所述从站符，以判断自身是否为所述目标从站之一。

通过这种方式，可以实现各从站对目标从站的自主识别。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，所述从站还用于：

在自身是第一个从站时，在执行所述数据采集指令后，发送准备指令给下一个从站，以提醒下一个从站可以执行所述数据采集指令；

在自身不是第一个从站且不是最后一个所述从站时，在接收到上一个从站发送的所述准备指令后，执行所述数据采集指令，然后发送准备指令给下一个从站，以提醒下一个从站可以执行所述数据采集指令；

在自身不是第一个从站且是最后一个所述从站时，在接收到上一个从站发送的所述准备指令后，执行所述数据采集指令。

通过这种方式，可以使不同的目标从站按顺序依次执行数据采集指令，防止其他目标从站提前执行数据采集指令从而影响传输，提高采集效率。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，若自身是所述目标从站之一，则根据所述数据采集指令采集对应的所述关节电机的电机数据，否则，不进行电机数据的采集。

通过这种方式，可以使数据整理芯片及时接收目标从站反馈的电机数据，提高整理效率。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，还包括控制IO模块，所述控制IO模块串接在相邻两个所述从站之间，所述控制IO模块用于在上一个从站执行所述数据采集指令后，在上一个从站的控制下调整自身的电平状态，以提醒下一个从站可以执行所述数据采集指令。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，所述从站还用于根据前一个所述控制IO模块的电平状态判断是否开始执行所述数据采集指令。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，每个所述目标从站在完成采集电机数据之后，则将电机数据发送给所述数据整理芯片。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，所述数据采集指令包括采集标志，所述数据整理芯片还用于对所述采集标志进行识别，以识别所述采集标志为单轴采集标志或多轴采集标志。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，所述数据采集指令包括地址符，所述从站还用于对所述地址符进行识别，以通过所述地址符对应的采集通道采集电机数据；不同的所述地址符对应不同的所述采集通道，不同的所述采集通道用于采集不同类型的电机数据。

可选地，本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，所述数据采集指令包括校验码，所述数据整理芯片还用于根据所述校验码对所述数据采集指令进行验证，以判断所述数据采集指令来源的合法性。

综上，本申请的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，通过在伺服驱动器内额外设置数据整理芯片，并且使各个从站与数据整理芯片电性连接，数据整理芯片能够将目标从站反馈的电机数据进行整合，一块传输到上位机，从而使上位机可以采集到每个轴的数据波形信息，节省时间，且切换方便，同时更好的观察机器人每个轴的运行状态，与传统的采集方式相比，本申请的上位机在查看不同轴的电机数据时，不会产生延迟和卡顿，可以快速评估机器人和机器人伺服驱动器的运行能力。

附图说明

图1为本申请提供的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统的一种结构示意图。

标号说明：

100、机器人伺服驱动器；110、从站；120、数据整理芯片；130、控制IO模块；200、上位机；300、USB转485模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请的实施方式，本领域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方式，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，图1是本申请一些实施方式中的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，包括机器人伺服驱动器100、上位机200和USB转485模块300，上位机200和USB转485模块300通讯连接，USB转485模块300和机器人伺服驱动器100通讯连接，机器人伺服驱动器100包括多个从站110和一个数据整理芯片120，各从站110分别与机器人的各个关节电机电性连接，各从站110通过总线依次连接，且各从站110分别与数据整理芯片120电性连接；数据整理芯片120和USB转485模块300通讯连接；

上位机200用于向机器人伺服驱动器100发送数据采集指令，以使至少一个目标从站采集对应的关节电机的电机数据；数据整理芯片120用于获取目标从站反馈的电机数据，并发送给上位机200。

本申请的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，通过在伺服驱动器内额外设置数据整理芯片120，并且使各个从站110与数据整理芯片120电性连接，数据整理芯片120能够将目标从站反馈的电机数据进行整合，一块传输到上位机200，从而使上位机200可以采集到每个轴的数据波形信息，节省时间，且切换方便，同时更好的观察机器人每个轴的运行状态，与传统的采集方式相比，本申请的上位机200在查看不同轴的电机数据时，不会产生延迟和卡顿，可以快速评估机器人和机器人伺服驱动器100的运行能力。

在一些实施例中，数据采集指令包括从站符，从站110用于识别从站符，以判断自身是否为目标从站之一。其中，从站符可以是从站ID-1、从站ID-2、从站ID-3等，从站ID-1代表第一个从站110的ID，从站ID-2代表第二个从站110的ID，从站ID-3代表第三个从站110的ID，每个从站110有独立的ID编号，在实际应用中，从站110可以根据从站符和自身的ID编号进行判断，若数据采集指令的从站符中包括自身的ID编号，则判定自身为目标从站之一，否则，判定自身不是目标从站之一。通过这种方式，可以实现各从站110对目标从站的自主识别。

在一些实施例中，从站110还用于：

在自身是第一个从站110时，在执行数据采集指令后，发送准备指令给下一个从站110，以提醒下一个从站110可以执行数据采集指令；

在自身不是第一个从站110且不是最后一个从站110时，在接收到上一个从站110发送的准备指令后，执行数据采集指令，然后发送准备指令给下一个从站110，以提醒下一个从站110可以执行数据采集指令；

在自身不是第一个从站110且是最后一个从站110时，在接收到上一个从站110发送的准备指令后，执行数据采集指令。

在实际应用中，假设一共有六个从站110，按顺序分别是从站一、从站二、从站三、从站四、从站五、从站六，其中，从站一为第一个从站110，从站六为最后一个从站110。数据采集指令中，要采集的从站为从站一、从站二、从站三和从站五，当从站一执行数据采集指令后，就会发送准备指令给下一个从站110，即从站二，以提醒从站二可以执行数据采集指令；从站二不是第一个从站110且不是最后一个从站110，因此在接收到从站一发送的准备指令后，执行数据采集指令，然后发送准备指令给下一个从站110，以提醒下一个从站110，即从站三可以执行数据采集指令；从站三不是第一个从站110且不是最后一个从站110，因此在接收到从站二发送的准备指令后，执行数据采集指令，然后发送准备指令给下一个从站110，以提醒下一个从站110，即从站四可以执行数据采集指令。

接上，由于从站四不是目标从站，在一些实施方式中，若自身是目标从站之一，则根据数据采集指令采集对应的关节电机的电机数据，否则，不进行电机数据的采集。

所以当从站四接收到从站三发来的准备指令，也会执行数据采集指令，只是不采集对应的电机数据而已，然后将准备指令发送给从站五。从站五是最后一个目标从站，在接收到上一个从站110，即从站四发送的准备指令后，执行数据采集指令。通过这种方式，可以使不同的目标从站按顺序依次执行数据采集指令，防止其他目标从站提前执行数据采集指令从而影响传输，提高采集效率。

在一些实施方式中，本申请的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统还包括控制IO模块130，控制IO模块130串接在相邻两个从站110之间，控制IO模块130用于在上一个从站110执行数据采集指令后，在上一个从站110的控制下调整自身的电平状态，以提醒下一个从站110可以执行数据采集指令。在实际应用中，假设相邻的从站一和从站二，当从站一执行数据采集指令后，从站一会将连接在从站一和从站二之间的控制IO模块130的电平状态调整为高电平（控制IO模块130的初始电平状态为低电平），以提醒从站二可以执行数据采集指令。

在进一步的实施例中，从站110还用于根据前一个控制IO模块130的电平状态判断是否开始执行数据采集指令。在实际应用中，假设从站二得知连接在从站一和从站二之间的控制IO模块130的电平状态调整为高电平时（原本控制IO模块130的电平状态为低电平），就可以执行数据采集指令；若连接在从站一和从站二之间的控制IO模块130的电平状态还是低电平，则从站二不执行数据采集指令，通过这种方式，可以使各从站110有序执行数据采集指令。

在一些实施方式中，每个目标从站在完成采集电机数据之后，则将电机数据发送给数据整理芯片120。通过这种方式，可以使数据整理芯片120及时接收目标从站反馈的电机数据，提高整理效率。

在一些实施方式中，数据采集指令还包括采集标志，数据整理芯片120还用于对采集标志进行识别，以识别采集标志为单轴采集标志或多轴采集标志。在实际应用中，例如将采集标志设置为0000或1100，当数据采集指令中出现0000时，则代表的是单轴采集标志；当数据采集指令中出现1100时，则代表的是多轴采集标志。通过这种方式，数据整理芯片120可以根据采集标志的类型进行数据整合并反馈给上位机200。

在一些实施方式中，数据采集指令还包括地址符，从站110还用于对地址符进行识别，以通过地址符对应的采集通道采集电机数据；不同的地址符对应不同的采集通道，不同的采集通道用于采集不同类型的电机数据。在实际应用中，可以使用地址1、地址2、地址3、地址4作为地址符，地址1、地址2、地址3、地址4分别对应通道一、通道二、通道三、通道四的地址，但不限于4个采集通道。采集通道所采集的内容包含位置、速度、转矩、电流、角度、编码器、电压等数据。通过这种设置方式，可以根据需要采集不同类型的电机数据。

在一些实施方式中，数据采集指令还包括校验码，数据整理芯片120还用于根据校验码对数据采集指令进行验证，以判断数据采集指令来源的合法性。通过这种方式，可以对数据采集指令的合法性进行验证，若校验码不准确，则不将各从站110采集的电机数据整合传输给上位机200；若校验码准确，才将各从站110采集的电机数据整合传输给上位机200，提高了安全性。

由上可知，本申请的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，通过在伺服驱动器内额外设置数据整理芯片120，并且使各个从站110与数据整理芯片120电性连接，数据整理芯片120能够将目标从站反馈的电机数据进行整合，一块传输到上位机200，从而使上位机200可以采集到每个轴的数据波形信息，节省时间，且切换方便，同时更好的观察机器人每个轴的运行状态，与传统的采集方式相比，本申请的上位机200在查看不同轴的电机数据时，不会产生延迟和卡顿，可以快速评估机器人和机器人伺服驱动器100的运行能力。

在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

再者，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，包括机器人伺服驱动器（100）、上位机（200）和USB转485模块（300），所述上位机（200）和所述USB转485模块（300）通讯连接，所述USB转485模块（300）和所述机器人伺服驱动器（100）通讯连接，其特征在于，所述机器人伺服驱动器（100）包括多个从站（110）和一个数据整理芯片（120），各所述从站（110）分别与机器人的各个关节电机电性连接，各所述从站（110）通过总线依次连接，且各所述从站（110）分别与所述数据整理芯片（120）电性连接；所述数据整理芯片（120）和所述USB转485模块（300）通讯连接；

所述上位机（200）用于向所述机器人伺服驱动器（100）发送数据采集指令，以使至少一个目标从站采集对应的所述关节电机的电机数据；所述数据整理芯片（120）用于获取所述目标从站反馈的电机数据，并发送给所述上位机（200）；

所述从站（110）还用于：

在自身是第一个从站（110）时，在执行所述数据采集指令后，发送准备指令给下一个从站（110），以提醒下一个从站（110）可以执行所述数据采集指令；

在自身不是第一个从站（110）且不是最后一个所述从站（110）时，在接收到上一个从站（110）发送的所述准备指令后，执行所述数据采集指令，然后发送准备指令给下一个从站（110），以提醒下一个从站（110）可以执行所述数据采集指令；

在自身不是第一个从站（110）且是最后一个所述从站（110）时，在接收到上一个从站（110）发送的所述准备指令后，执行所述数据采集指令；

还包括控制IO模块（130），所述控制IO模块（130）串接在相邻两个所述从站（110）之间，所述控制IO模块（130）用于在上一个从站（110）执行所述数据采集指令后，在上一个从站（110）的控制下调整自身的电平状态，以提醒下一个从站（110）可以执行所述数据采集指令。

2.根据权利要求1所述 的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，所述数据采集指令包括从站符，所述从站（110）用于识别所述从站符，以判断自身是否为所述目标从站之一。

3.根据权利要求2所述的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，若自身是所述目标从站之一，则根据所述数据采集指令采集对应的所述关节电机的电机数据，否则，不进行电机数据的采集。

4.根据权利要求1所述的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，所述从站（110）还用于根据前一个所述控制IO模块（130）的电平状态判断是否开始执行所述数据采集指令。

5.根据权利要求3所述的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，每个所述目标从站在完成采集电机数据之后，则将电机数据发送给所述数据整理芯片（120）。

6.根据权利要求1所述的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，所述数据采集指令包括采集标志，所述数据整理芯片（120）还用于对所述采集标志进行识别，以识别所述采集标志为单轴采集标志或多轴采集标志。

7.根据权利要求1所述的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，所述数据采集指令包括地址符，所述从站（110）用于对所述地址符进行识别，以通过所述地址符对应的采集通道采集电机数据；不同的所述地址符对应不同的所述采集通道，不同的所述采集通道用于采集不同类型的电机数据。

8.根据权利要求1所述的基于伺服驱动器和上位机的机器人轴数据采集系统，其特征在于，所述数据采集指令包括校验码，所述数据整理芯片（120）还用于根据所述校验码对所述数据采集指令进行验证，以判断所述数据采集指令来源的合法性。

Images