CN203250190U - 工业机器人控制器 - Google Patents

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杨昊龙
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Abstract

本实用新型公开了一种工业机器人控制器，它包括微处理器；开关量处理单元，与所述微处理器连接，所述开关量处理单元通过电气隔离后连接有开关量接口；现场可编程门阵列模块，通过16位或32位总线与所述微处理器电性连接，该现场可编程门阵列模块通过电气隔离后连接有用以与电机、电机驱动器或变频器连接的控制接口；以太网通讯接口，与所述微处理器连接，用以与上位机连接，形成通讯网络；第一CAN总线接口，与所述微处理器连接，用以与手持示教盒连接。其有益效果在于：本实用新型的控制器使用现场可编程门阵列模块（FPGA）高速高精度实时插补，实现多轴高速、高精、实时、同步运动控制。

Description

工业机器人控制器
【技术领域】
本实用新型涉及工业机器人，尤其涉及一种工业机器人控制器。
【背景技术】
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。而工业机器人控制器是工业机器人的核心部件，用以发送运动命令及相关数据处理及运算，以控制机器人执行机构执行运动命令，然而，现有的工业机器人控制器一般都采用软件插补或使用外部运动控制卡实现运动控制，以中国专利201220042841.5为例，该实用新型发明公开了一种基于工业机器人的多轴运动控制系统，包括一个处理器和至少一个轴电机，以及与轴电机一一对应相连的驱动器，其特征是处理器上还连接有一个控制卡，所有轴驱动器均与该控制卡相连接，这种通过外部运动控制卡或软件插补实现运动控制，使得多关节工业机器人在运动精度和动态性能方面存在不足，且成本较高。
【发明内容】
本实用新型的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种更为结构简单、能够实时并行控制多个轴电机的工业机器人控制器。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种工业机器人控制器，它包括
微处理器；
开关量处理单元，与所述微处理器连接，所述开关量处理单元通过电气隔离后连接有开关量接口；
现场可编程门阵列模块，通过16位或32位总线与所述微处理器电性连接，该现场可编程门阵列模块通过电气隔离后连接有用以与电机、电机驱动器或变频器连接的控制接口；
以太网通讯接口，与所述微处理器连接，用以与上位机连接，形成通讯网络；
第一CAN总线接口，与所述微处理器连接，用以与手持示教盒连接，获取示教位姿。
下面对上述技术方案进一步阐述：
进一步包括扩展的第二CAN总线接口，所述第二CAN总线接口通过电气隔离后与所述微处理器连接，用于连接其他远端设备。
更进一步包括USB接口、SD卡接口或RS-232串口，用于在没有网络的条件下实现数据互交或用于本地调试及设置。
再进一步包括FLASH存储器、动态随机存储器及时钟电路。
所述微处理器采用嵌入式微处理器，其型号为LPC1788。
所述现场可编程门阵列模块的型号为LFXP2-5。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的控制器使用现场可编程门阵列模块（FPGA）实现高速高精度实时插补，FPGA内置双端口RAM，微处理器将运动指令写入FPGA内部的双端口RAM中，FPGA对指令进行解释、运算和执行，产生对应轴的运动脉冲指令，该脉冲指令的产生由FPGA通过硬件方式实现，不需软件参与运算，从而较好实现了控制器多轴高速、高精、实时、同步运动控制；此外，控制器内部的微处理器、及其它电路部分采用电气隔离，全部处于封闭的隔离环境中，对外的一切控制和传感信号皆以非电气的形式进行传递，实现高强度的抗干扰能力。
【附图说明】
图1为本实用新型的结构方框图；
图2为本实用新型应用的连接关系图；
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
参照图1所示，本实用新型提供了一种工业机器人控制器，它包括微处理器、开关量处理单元、现场可编程门阵列模块（FPGA）、以太网通讯接口及第一CAN总线接口，其中，开关量处理单元与所述微处理器连接，且该开关量处理单元通过电气隔离后连接有开关量接口；现场可编程门阵列模块通过16位或32位总线与所述微处理器电性连接，该现场可编程门阵列模块通过电气隔离后连接有用以与电机、电机驱动器或变频器连接的控制接口；以太网通讯接口用以与上位机连接，形成通讯网络；第一CAN总线接口用以与所述手持示教盒连接，以获取示教位姿。
此外，进一步包括扩展的第二CAN总线接口及RS485总线接口，所述第二CAN总线接口及RS485总线接口分别通过电气隔离后与所述微处理器连接，用于连接其他远端设备。更进一步包括USB接口、SD卡接口或RS-232串口，用于在没有网络的条件下实现数据互交或用于本地调试及设置。再进一步包括FLASH存储器、动态随机存储器（SDRAM）、电源电路及时钟电路等，组成微处理器正常工作所需要的硬件系统。
现场可编程门阵列模块（FPGA）实现高速高精度实时插补，FPGA内置双端口RAM，微处理器将运动指令写入FPGA内部的双端口RAM中，FPGA对指令进行解释、运算和执行，产生对应轴的运动脉冲，该脉冲的产生由FPGA通过硬件方式实现，不需软件参与运算，从而较好实现了控制器多轴高速、高精、实时、同步运动控制；此外，控制器内部的微处理器、及其它电路部分采用电气隔离，全部处于封闭的隔离环境中，对外的一切控制和传感信号皆以非电气的形式进行传递，实现高强度的抗干扰能力。
本实施例中，所述微处理器采用嵌入式微处理器，其型号为LPC1788，现场可编程门阵列模块（FPGA）的型号为LFXP2-5。
参照图2所示，在具体应用中，该工业机器人控制器通过电源盒对其供电，其上连接有按键、指示灯、继电器等电器元件，其现场可编程门阵列模块上的控制接口分别与第一轴伺服电机驱动器、第一电动机、第二伺服电机驱动器、第二电动机……第N轴伺服电机驱动器、第N轴电动机、主轴变频器及主轴电动机等连接，通过现场可编程门阵列模块的运算及处理控制各个伺服电机驱动器及电动机等动作，开关量接口则与机器人的传感器、执行机构等连接，以输入/输出相关信号；第一CAN总线接口与手持示教盒连接，以获取手持示教盒提供的示教位姿；RS-232串口/USB接口/SD卡接口/以太网接口与人机接口连接，连接至外部本地或远端设备，实现本地数据互交或远程通讯。
以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制。在本实用新型的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (6)

1.一种工业机器人控制器，其特征在于：它包括
微处理器；
开关量处理单元，与所述微处理器连接，所述开关量处理单元通过电气隔离后连接有开关量接口；
现场可编程门阵列模块，通过16位或32位总线与所述微处理器电性连接，该现场可编程门阵列模块通过电气隔离后连接有用以与电机、电机驱动器或变频器连接的控制接口；
以太网通讯接口，与所述微处理器连接，用以与上位机连接，形成通讯网络；
第一CAN总线接口，与所述微处理器连接，用以与手持示教盒连接，获取示教位姿。
2.根据权利要求1所述的工业机器人控制器，其特征在于：进一步包括扩展的第二CAN总线接口，所述第二CAN总线接口通过电气隔离后与所述微处理器连接，用于连接其他远端设备。
3.根据权利要求1所述的工业机器人控制器，其特征在于：更进一步包括USB接口、SD卡接口或RS-232串口，用于在没有网络的条件下实现数据互交或用于本地调试及设置。
4.根据权利要求1所述的工业机器人控制器，其特征在于：再进一步包括FLASH存储器、动态随机存储器及时钟电路。
5.根据权利要求1所述的工业机器人控制器，其特征在于：所述微处理器采用嵌入式微处理器，其型号为LPC1788。
6.根据权利要求1所述的工业机器人控制器，其特征在于：所述现场可编程门阵列模块的型号为LFXP2-5。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104760049A (zh) * 2015-03-31 2015-07-08 南通艾利特自动化有限公司 一种基于rs485总线的嵌入式轻型机械臂控制系统
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