[发明专利]一种基于工业以太网的服务机器人控制系统

说明书

一种基于工业以太网的服务机器人控制系统，属于机器人控制技术领域。所述EtherCAT主站与其中一个伺服驱动器连接，所述多个伺服驱动器中每相邻两个伺服驱动器之间均连接，且其中两个伺服驱动器与IO模块连接。本发明解决了目前传统机器人控制接口等问题，让不同制造商制造的机器人控制器可以连接在同一主站上，达到统一控制的目的；具有非常好的可扩展性，可以很好的解决目前传统控制器扩展难，网络能力差等问题，本发明整个系统响应时间不超过1ms；可以高效的将上位机传输来的命令送到机器人中，达到控制的目的，提高了系统的实时性，并且可以将机器人的状态实时的传输给上位机，实现更加有效的控制。

技术领域

本发明涉及一种基于工业以太网的服务机器人控制系统，属于机器人控制技术领域。

背景技术

随着科学的进步，国内生产水平不断进步。生产制造业自动化、智能化水平不断提高，工业机器人的应用领域正在扩展到我们日常生活的方方面面。

传统工业机器人的伺服脉冲控制器缺乏网络通信能力，并且同一制造商不用代的工业机器人也难以做到互相兼容，而且结构封闭，软件必须基于专门的硬件来实现，任何功能的增加和修改都需要较高的成本，系统设计维护困难。为了满足用于不同应用场合的控制需求，机器人伺服脉冲控制器朝着开放化、网络化的方向不断发展。

现代工业机器人控制系统一般采用上位机和下位机的二级分布结构，上位机主要是进行机器人的轨迹规划，关节的正逆解计算以及系统管理等；下位机则是负责关节的运动，一个下位机控制一个机器人关节，其运动由下位机CPU执行，这些CPU和上位机用过总线的方式进行联系，这种上下位机二级分布式结构的控制器工作速度和控制性能较其它种类控制器有明显的提高。

虽然这种控制方式给多轴运动(比如工业机器人)控制带来了极大的便利，但是也为各轴之间的高精度以及高速度的同步运动带来了巨大挑战。随着运动控制系统的不断升级和从站数的不断增多，信息交互的实时性和从站之间的同步性成为网络化运动控制系统向高速高精发展的主要障碍。

实时性上，当从站数量众多的时候，从站间的数据传递造成了大量时间，这不仅要求从站可以快速响应控制命令也要求数据处理、转发能够高效及时。

同步性上，由于各个从站都网络化地分散在各个控制轴上，每隔从站都工作在各自的时钟下，而这些时钟的计时频率、计时环境不可能完全一致。

而EtherCAT作为实时工业以太网现场总线协议的一种，因其具有较高的可靠性，延时低等特点，广泛应用在网络化实时控制系统当中，特别是对有实时性、同步性等有极高要求的中伺服控制系统。同时，EtherCAT作为现场总线国际标准接口之一，在硬实时性要求搞的场合具有广泛的市场占有率，研究EtherCAT主站在伺服脉冲控制器上的应用对提高机器人控制得精确性上有重要意义。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种基于工业以太网的服务机器人控制系统。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于工业以太网的服务机器人控制系统，包括EtherCAT主站、IO模块以及多个伺服驱动器；所述EtherCAT主站与其中一个伺服驱动器连接，所述多个伺服驱动器中每相邻两个伺服驱动器之间均连接，且其中两个伺服驱动器与IO模块连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过EtherCAT主站与FPGA芯片实现上位机与控制器之间的通信，达到控制机器人的作用。解决了目前传统机器人控制接口等问题，让不同制造商制造的机器人控制器可以连接在同一主站上，达到统一控制的目的；

2、本发明通过EtherCAT主站进行控制，具有非常好的可扩展性，可以很好的解决目前传统控制器扩展难，网络能力差等问题，本发明整个系统响应时间不超过1ms；