CN205049925U - 一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统 - Google Patents
一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，属于工业自动化控制技术领域。本实用新型的基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，包括两两之间控制和反馈信号双向传递、且递次连接的示教面板、控制系统、主站以太网主站控制器、从站以太网控制器(ESC)和伺服系统或io扩展模块或传感器；所述控制和反馈信号通过总线通讯方式。本实用新型利用EtherCAT总线通讯的方式构建机器人控制系统减少机器人硬件接线，可以实现提高机器人控制的实时性与精度，简化机器人系统功能扩展的复杂程度的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于工业自动化控制技术领域，具体说是一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统。
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，8轴机器人受到人们的关注，其包括2轴的平面运动和6轴的机械臂运动。机器人的控制对速度、精度提出越来越高的要求，对用于伺服运动控制的现场总线的传输速度和总线接口的实时性能提出了很高的要求。为保证机器人精确完成动作和作业，其相应的控制系统显得尤为重要。
目前的机器人控制系统大都采用IO直连或是CANbus总线的通讯方式。IO直连具有接线复杂、不易拓展、不同公司产品相互兼容性差等诸多缺点，CANbus总线虽然通信稳定有较高的抗干扰性能但其无法满足高档数控装置对实时性和可靠性的要求。而EtherCAT使用标准以太网，采用全双工100Mbps，EtherCAT主站可在30us刷新1000个IO数字量，传送1486字节以太网帧仅需300us，控制100个长度8字节的伺服轴数据只需用100us。
实用新型内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中工工业机器人实时性、可靠性和可扩展性较差的问题，本实用新型提供了一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统。它利用EtherCAT总线通讯的方式构建机器人控制系统减少机器人硬件接线，可以实现提高机器人控制的实时性与精度，简化机器人系统功能扩展的复杂程度的目的。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型方案按以下方式进行：
一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，包括两两之间控制和反馈信号双向传递、且递次连接的示教面板、控制系统、主站以太网主站控制器、从站以太网控制器(ESC)和伺服系统或io扩展模块或传感器；所述控制和反馈信号通过总线通讯方式。
优选地，所述控制系统为嵌入式主控制系统，包括Linux操作系统、S3C6410微处理器(MCU)，组成一体化结构；所述主站以太网控制器选用DM9000A高速以太网接口芯片；并将所述示教面板、控制系统和DM9000A融合在一个系统当中。
优选地，所述S3C6410微处理器采用ARM11架构；所述示教面板采用触摸显示屏，并配有安全开关和急停按钮；所述从站以太网控制器选用ARMCortex-M3内核的微处理器和DM9000A高速以太网接口芯片。
优选地，所述控制系统外壳采用金属屏蔽罩，并留出相应接口。
优选地，所述主和从以太网控制器采用一进一出的接线方式。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本实用新型的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，通过总线通讯的方式有效降低了系统硬件复杂程度，减少接线量。
(2)本实用新型的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，以嵌入式一体化系统代替工业PC加Windows操作系统的控制模式，精简系统体积，增强了系统扩展的灵活性。
(3)本实用新型的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，可将总线通讯的速率上调至100Mbps相较于CANbus的最高1Mbps通信速率，系统的实时性得以显著提高。
(4)本实用新型的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，便于后续功能的拓展，只要遵循EtherCAT总线通讯方式的模块可轻松挂接至总线上，扩展系统功能变得更加简单。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型实施例2的结构示意图；
图3是本实用新型实施例3的示意图；。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，对本实用新型作详细描述。
实施例1
本实施例的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，如图1所示，包括电源以及两两之间控制和反馈信号双向传递、且递次连接的示教面板、控制系统、主站以太网主站控制器、从站以太网控制器和伺服系统或io扩展模块或传感器；所述控制和反馈信号通过总线通讯方式。
本实施例的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，利用EtherCAT总线通讯的方式构建机器人控制系统减少机器人硬件接线，实现了提高机器人控制的实时性与精度，简化机器人系统功能扩展的复杂程度的目的。
实施例2
本实施例的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，基本结构同实施例1，改进之处在于：所述控制系统为嵌入式主控制系统，包括Linux操作系统、S3C6410微处理器，组成一体化结构；所述主站以太网控制器选用DM9000A高速以太网接口芯片；如图2所示，并将所述示教面板、控制系统和DM9000A融合在一个系统当中。所述S3C6410微处理器采用ARM11架构；所述示教面板采用触摸显示屏，并配有安全开关和急停按钮；所述从站以太网控制器选用ARMCortex-M3内核的微处理器和DM9000A高速以太网接口芯片；所述控制系统外壳采用金属屏蔽罩，并留出相应接口；所述主和从以太网控制器采用一进一出的接线方式。
本实施例的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，相较于工业PC+Windows操作系统+运动控制卡而言，本系统的实现体积更为小巧相对而言功耗也将降低。
实施例3
本实施例的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，结构同实施例2，改进之处在于：如图3所示，应用于机器人防碰撞系统，io扩展模块为超声波通讯模块；
本实施例的一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，利用超声波测距原理探测机器人运动范围内的障碍物体，以及时向控制系统发出碰撞警告采取规避措施。以往利用IO直连通讯的机器人系统，功能扩展接口有限且极其复杂。利用低速总线通讯的系统，在增加通讯模块后又会使得总线通讯负荷加重降低控制系统的实时性。而EtherCAT总线是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，100M带宽可完全满足总线上其他通讯模块的接入需求。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，其特征在于：包括两两之间控制和反馈信号双向传递、且递次连接的示教面板、控制系统、主站以太网主站控制器、从站以太网控制器和伺服系统或io扩展模块或传感器；所述控制和反馈信号通过总线通讯方式。
2.根据权利要求1所述基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，其特征在于：所述控制系统为嵌入式主控制系统，包括Linux操作系统、S3C6410微处理器，组成一体化结构；所述主站以太网控制器选用DM9000A高速以太网接口芯片；并将所述示教面板、控制系统和DM9000A融合在一个系统当中。
3.根据权利要求2所述基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，其特征在于：所述S3C6410微处理器采用ARM11架构；所述示教面板采用触摸显示屏，并配有安全开关和急停按钮；所述从站以太网控制器选用ARMCortex-M3内核的微处理器和DM9000A高速以太网接口芯片。
4.根据权利要求2所述基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，其特征在于：所述控制系统外壳采用金属屏蔽罩，并留出相应接口。
5.根据权利要求1～4任一所述基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统，其特征在于：所述主和从以太网控制器均采用一进一出的接线方式。
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| CN201520840166.4U CN205049925U (zh) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | 一种基于EtherCAT总线的新型机器人控制系统 |
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