CN211590119U - 一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统 - Google Patents
一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，包括PC机linux主站、人机交互界面、EtherCAT控制器Ⅰ、EtherCAT控制器Ⅱ、输入模块、储存模块、生成模块、运动控制器模块、三轴并联机械臂运动模块及视觉检测系统模块；其中，PC机linux主站包括以太网卡，以太网卡分别与EtherCAT控制器Ⅱ及人机交互界面相连接，EtherCAT控制器Ⅱ通过运动控制器模块与三轴并联机械臂运动模块相连接，人机交互界面分别与输入模块及EtherCAT控制器Ⅰ相连接，EtherCAT控制器Ⅰ通过生成模块与运动控制器模块相连接。有益效果：能够有效保证三轴机械臂控制的实时性和稳定性，同时具有成本低、扩展性好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械臂控制技术领域，具体来说，涉及一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统。
背景技术
机械臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维空间上的某一点进行作业。
随着工业技术的发展，机械臂的控制对速度、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。EtherCAT总线是一种实时以太网技术，具有高速简单、易于实现等优点，广泛地应用于数控机床等高精度设备。传统采用PC驱动控制卡的方式，通讯是设备性能提升的主要瓶颈，不能满足三轴并联机械臂的控制。
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，本实用新型提出一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：
一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，包括PC机linux主站、人机交互界面、EtherCAT控制器Ⅰ、EtherCAT控制器Ⅱ、输入模块、储存模块、生成模块、运动控制器模块、三轴并联机械臂运动模块及视觉检测系统模块；其中，所述PC机linux主站包括以太网卡，所述以太网卡分别与所述EtherCAT控制器Ⅱ及所述人机交互界面相连接，所述EtherCAT控制器Ⅱ通过所述运动控制器模块与所述三轴并联机械臂运动模块相连接，所述人机交互界面分别与所述输入模块及所述EtherCAT控制器Ⅰ相连接，所述EtherCAT控制器Ⅰ通过所述生成模块与所述运动控制器模块相连接，所述输入模块通过所述储存模块与所述生成模块相连接，所述视觉检测系统模块分别与所述三轴并联机械臂运动模块及所述生成模块相连接。
进一步的，为了使用户可以通过所述输入模块根据自己实际生产需要输入三轴并联机械臂的运动轨迹，并列入通过所述仿真模块进行仿真实验，以避免错误指令的执行造成损失，所述输入模块包括编辑模块、仿真模块及调试模块。
进一步的，为了使所述视觉检测系统模块可以实时监测三轴并联机械臂的运动轨迹与运动状态，并通过所述修正模块即时的修正数据并通过所述反馈模块反馈给所述生成模块，以即时更正三轴并联机械臂的运动轨迹，保证其位移精度，所述视觉检测系统模块包括工业相机模块、检测模块、修正模块及反馈模块。
进一步的，为了使所述编译模块可以将输入的数据编译成所述运动控制器模块所能识别的电信号，并通过所述换算坐标模块换算成坐标点，以方便三轴并联机械臂的移动，所述生成模块包括编译模块及换算坐标模块。
进一步的，为了使所述CPU模块可以根据所述换算坐标模块得到的坐标点分别控制所述x轴伺服模块、所述y轴伺服模块及所述z轴伺服模块以实现三轴联动，使机械臂在x轴方向、y轴方向及z轴方向同时运动，以实现机械臂工作任务，所述三轴并联机械臂运动模块包括CPU模块、x轴伺服模块、y轴伺服模块及z轴伺服模块，所述CPU模块分别与所述x轴伺服模块、所述y轴伺服模块及所述z轴伺服模块相连接。
进一步的，为了通过EBUS接口RJ45接口的使用实现相同的网线进行通信，进而节省以太网控制器和网络变压器的电路，同时能实现EtherCAT报文的传送，所述EtherCAT控制器Ⅱ与所述PC机linux主站之间的接口方式是EBUS，所述人机交互界面与所述EtherCAT控制器Ⅰ之间的接口方式是RJ45网线连接。
本实用新型的有益效果为：
（1）、本实用新型能够有效保证三轴机械臂控制的实时性和稳定性，同时具有成本低、扩展性好的优点，并可实现三轴并联机械臂运动轨迹的实时监测与修正，进而保证了其运动的精度。
（2）、通过设置x轴伺服模块、y轴伺服模块及z轴伺服模块相配合，从而使机械臂在x轴方向、y轴方向及z轴方向同时运动，实现了三轴联动，使机械臂能够完成工作任务。
（3）、通过设置工业相机模块、检测模块、修正模块及反馈模块相配合，从而使视觉检测系统模块可以实时监测三轴并联机械臂的运动轨迹与运动状态，并通过修正模块即时的修正数据并通过反馈模块反馈给生成模块，以即时更正三轴并联机械臂的运动轨迹，保证其位移精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是根据本实用新型实施例的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统的输入模块的结构示意图；
图3是根据本实用新型实施例的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统的生成模块的结构示意图；
图4是根据本实用新型实施例的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统的三轴并联机械臂运动模块的结构示意图；
图5是根据本实用新型实施例的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统的视觉检测系统模块的结构示意图。
图中：
1、PC机linux主站；2、人机交互界面；3、EtherCAT控制器Ⅰ；4、EtherCAT控制器Ⅱ；5、输入模块；501、编辑模块；502、仿真模块；503、调试模块；6、储存模块；7、生成模块；701、编译模块；702、换算坐标模块；8、运动控制器模块；9、三轴并联机械臂运动模块；901、CPU模块；902、x轴伺服模块；903、y轴伺服模块；904、z轴伺服模块；10、视觉检测系统模块；1001、工业相机模块；1002、检测模块；1003、修正模块；1004、反馈模块；11、以太网卡。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，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实用新型的优点，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。
根据本实用新型的实施例，提供了一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-5所示，根据本实用新型实施例的EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，包括PC机linux主站1、人机交互界面2、EtherCAT控制器Ⅰ3、EtherCAT控制器Ⅱ4、输入模块5、储存模块6、生成模块7、运动控制器模块8、三轴并联机械臂运动模块9及视觉检测系统模块10；其中，所述PC机linux主站1包括以太网卡11，所述以太网卡11分别与所述EtherCAT控制器Ⅱ4及所述人机交互界面2相连接，所述EtherCAT控制器Ⅱ4通过所述运动控制器模块8与所述三轴并联机械臂运动模块9相连接，所述人机交互界面2分别与所述输入模块5及所述EtherCAT控制器Ⅰ3相连接，所述EtherCAT控制器Ⅰ3通过所述生成模块7与所述运动控制器模块8相连接，所述输入模块5通过所述储存模块6与所述生成模块7相连接，所述视觉检测系统模块10分别与所述三轴并联机械臂运动模块9及所述生成模块7相连接。
借助于上述方案，从而优化了三轴并联机械臂的控制系统，能够有效保证三轴机械臂控制的实时性和稳定性，同时具有成本低、扩展性好的优点，并可实现三轴并联机械臂运动轨迹的实时监测与修正，进而保证了其运动的精度。
在一个实施例中，所述输入模块5包括编辑模块501、仿真模块502及调试模块503，从而使用户可以通过所述输入模块5根据自己实际生产需要输入三轴并联机械臂的运动轨迹，并列入通过所述仿真模块502进行仿真试验，以避免错误指令的执行造成损失。
在一个实施例中，所述视觉检测系统模块10包括工业相机模块1001、检测模块1002、修正模块1003及反馈模块1004，从而使所述视觉检测系统模块10可以实时监测三轴并联机械臂的运动轨迹与运动状态，并通过所述修正模块1003即时的修正数据并通过所述反馈模块1004反馈给所述生成模块7，以即时更正三轴并联机械臂的运动轨迹，保证其位移精度。
在一个实施例中，所述生成模块7包括编译模块701及换算坐标模块702，从而使所述编译模块701可以将输入的数据编译成所述运动控制器模块所能识别的电信号，并通过所述换算坐标模块702换算成坐标点，以方便三轴并联机械臂的移动。
在一个实施例中，所述三轴并联机械臂运动模块9包括CPU模块901、x轴伺服模块902、y轴伺服模块903及z轴伺服模块904，所述CPU模块901分别与所述x轴伺服模块902、所述y轴伺服模块903及所述z轴伺服模块904相连接，从而使所述CPU模块901可以根据所述换算坐标模块702得到的坐标点分别控制所述x轴伺服模块902、所述y轴伺服模块903及所述z轴伺服模块904以实现三轴联动，使机械臂在x轴方向、y轴方向及z轴方向同时运动，以实现机械臂工作任务。
在一个实施例中，所述EtherCAT控制器Ⅱ4与所述PC机linux主站1之间的接口方式是EBUS，所述人机交互界面2与所述EtherCAT控制器Ⅰ3之间的接口方式是RJ45网线连接，从而通过EBUS接口RJ45接口的使用可实现相同的网线进行通信，进而节省了以太网控制器和网络变压器的电路，同时能实现EtherCAT报文的传送。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，首先用户通过人机交互界面2将数据由编辑模块501输入，此时仿真模块502将数据进行仿真模拟并通过调试模块503不断调整数据，使之匹配三轴并联机械臂的运通轨迹，然后储存模块6将数据储存的同时传输给生成模块7，届时编译模块701将输入的数据编译成所述运动控制器模块所能识别的电信号，并通过所述换算坐标模块702换算成坐标点，通过三轴并联机械臂运动模块9实现三轴并联机械臂的运动，此时，CPU模块901分别控制x轴伺服模块902、y轴伺服模块903及z轴伺服模块904以实现三轴联动，使机械臂在x轴方向、y轴方向及z轴方向同时运动，同时视觉检测系统模块10通过工业相机模块1001实时拍摄机械臂运动状态并通过检测模块1002检测机械臂运动轨迹是否符合其输入数据，如不符合修正模块1003给出修正值并由反馈模块1004反馈生成模块7，以保证三轴并联机械臂的运动轨迹的精确性。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过设置所述编辑模块501、所述仿真模块502及所述调试模块503相配合，从而使用户可以通过所述输入模块5根据自己实际生产需要输入三轴并联机械臂的运动轨迹，并列入通过所述仿真模块502进行仿真实验，以避免错误指令的执行造成损失。通过设置所述工业相机模块1001、所述检测模块1002、所述修正模块1003及所述反馈模块1004相配合，从而使所述视觉检测系统模块10可以实时监测三轴并联机械臂的运动轨迹与运动状态，并通过所述修正模块1003即时的修正数据并通过所述反馈模块1004反馈给所述生成模块7，以即时更正三轴并联机械臂的运动轨迹，保证其位移精度。通过设置所述x轴伺服模块902、所述y轴伺服模块903及所述z轴伺服模块904相配合，从而使机械臂在x轴方向、y轴方向及z轴方向同时运动，实现了三轴联动，使机械臂能够完成工作任务。从而使三轴并联机械臂的控制系统，能够有效保证三轴机械臂控制的实时性和稳定性，同时具有成本低、扩展性好的优点，并可实现三轴并联机械臂运动轨迹的实时监测与修正，进而保证了其运动的精度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，其特征在于，包括PC机linux主站（1）、人机交互界面（2）、EtherCAT控制器Ⅰ（3）、EtherCAT控制器Ⅱ（4）、输入模块（5）、储存模块（6）、生成模块（7）、运动控制器模块（8）、三轴并联机械臂运动模块（9）及视觉检测系统模块（10）；
其中，所述PC机linux主站（1）包括以太网卡（11），所述以太网卡（11）分别与所述EtherCAT控制器Ⅱ（4）及所述人机交互界面（2）相连接，所述EtherCAT控制器Ⅱ（4）通过所述运动控制器模块（8）与所述三轴并联机械臂运动模块（9）相连接，所述人机交互界面（2）分别与所述输入模块（5）及所述EtherCAT控制器Ⅰ（3）相连接，所述EtherCAT控制器Ⅰ（3）通过所述生成模块（7）与所述运动控制器模块（8）相连接，所述输入模块（5）通过所述储存模块（6）与所述生成模块（7）相连接，所述视觉检测系统模块（10）分别与所述三轴并联机械臂运动模块（9）及所述生成模块（7）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，其特征在于，所述输入模块（5）包括编辑模块（501）、仿真模块（502）及调试模块（503）。
3.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，其特征在于，所述视觉检测系统模块（10）包括工业相机模块（1001）、检测模块（1002）、修正模块（1003）及反馈模块（1004）。
4.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，其特征在于，所述生成模块（7）包括编译模块（701）及换算坐标模块（702）。
5.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，其特征在于，所述三轴并联机械臂运动模块（9）包括CPU模块（901）、x轴伺服模块（902）、y轴伺服模块（903）及z轴伺服模块（904），所述CPU模块（901）分别与所述x轴伺服模块（902）、所述y轴伺服模块（903）及所述z轴伺服模块（904）相连接。
6.根据权利要求1所述的一种EtherCAT总线三轴并联机械臂控制系统，其特征在于，所述EtherCAT控制器Ⅱ（4）与所述PC机linux主站（1）之间的接口方式是EBUS，所述人机交互界面（2）与所述EtherCAT控制器Ⅰ（3）之间的接口方式是RJ45网线连接。
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