[发明专利]一种融合工业总线与TSN实时网络的机器人控制系统

说明书

本发明涉及一种融合工业总线与TSN实时网络的机器人控制系统，包括各个机器人控制器和各个机器人驱动单元，各个机器人控制器上具有TSN网络接口和工业总线网络接口，各控制器上的TSN网络接口分别通过网线接入TSN交换机，TSN交换机通过TSN实时网络与云端平台进行数据交互，TSN交换机通过非TSN实时网络与以太网交换机进行数据交互，以太网交换机与非TSN计算机进行数据交互，各控制器上的工业总线网络接口分别通过工业总线连接各个机器人驱动单元，机器人驱动单元包括机器人各个关节伺服驱动器。本发明提供的上述方案可有效解决分布式异构网络中控制网络与信息网络的互联互通问题，实现多机智能协同。

技术领域

本发明涉及数据交互和通信领域，具体涉及一种融合工业总线与TSN实时网络的机器人控制系统。

背景技术

机器人发展越来越智能化，控制器也更加复杂化，要求控制总线更加高实时、高带宽、强稳定；同时多机协同运动控制逐渐成为智能制造柔性化生产关键核心技术，需要解决多台机器人之间高效实时稳定通讯的问题。多机之间实时通讯，能够提升机器人工作效率，提高柔性化作业能力，降低生产成本。目前多台机器人之间通过普通的以太网进行数据交互和通讯，这种方式首先无法保证实时性，其次也不能实现运营技术与信息技术的融合。运营技术与信息技术的融合，实现统一的网络架构，能进一步减少开发部署成本，降低控制器等产品网络配置所需的工程时间，降低企业产线管理、运营成本。名称为“一种EtherCAT-TSN工业以太网控制系统”(申请号：201911143470.2)专利申请中公开的技术方案对高实时性、速率要求高、网络速率大，接口比较单一，不能在一个设备里面支持各种总线的协议转换的系统给出解决方案，通过该方案完成各种接口的转换统一。名称为“一种EPA工业总线与时间敏感网络适配系统及方法”(申请号：201911282230.0)专利申请中公开的技术方案可以用于解决EPA以太网不能实时与时间敏感网络连接构建快速通道的技术问题。名称为“一种工业控制网络系统”(申请号：202011222089.8)专利申请中公开的技术方案可以用于解决对于工业设备的IO控制管理问题，通过该方案可以将多个工业IO设备接入该系统中达到统一管理的作用。

但是上述提供的技术方案还均无法解决TSN与工业总线融合的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种融合工业总线与TSN实时网络的机器人控制系统，其可以将TSN与工业总线融合后用于机器人控制器。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种融合工业总线与TSN实时网络的机器人控制系统，其特征在于：包括各个机器人控制器和各个机器人驱动单元，各个机器人控制器上具有TSN网络接口和工业总线网络接口，各控制器上的TSN网络接口分别通过网线接入TSN交换机，TSN交换机通过TSN实时网络与云端平台进行数据交互，TSN交换机通过非TSN实时网络与以太网交换机进行数据交互，以太网交换机与非TSN计算机进行数据交互，各控制器上的工业总线网络接口分别通过工业总线连接各个机器人驱动单元，机器人驱动单元包括机器人(机械臂)各个关节伺服驱动器。

具体的方案为：工业总线网络接口为以太网接口1，机器人控制器上还具有以太网接口2，以太网接口1与机器人驱动单元连接，以太网接口2与以太网交换机连接。

在机器人控制器里，将TSN实时网络与工业总线网络进行融合，通过异构网络桥接、高速通道匹配、数据链路映射实现深度融合。

机器人控制器通过TSN网络接口获取其他机器人的运动状态，更新相关待执行任务优先级和运动轨迹规划。具体为：通过TSN网络接口获取其他机器人的数据信息，对数据进行解析，根据解析的结果进行判断、调整机器人运动控制优先级，根据优先级调整机器人运动控制规划方案，调节机器人执行运动控制规划方案。