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时间:2019-03-07
《基于ethercat的机器人控制总线方案研究new》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、万方数据2013年4月计算机工程与设计Apr.2013第34卷第4期COM【PUTERENGINEERINGANDDESIGNV01.34No.4基于EtherCAT的机器人控制总线方案研究刘冬,闵华松,杨杰(武汉科技大学冶金自动化及检测技术教育部工程研究中心,湖北武汉430081)摘要:针对当前机器人网络化控制对通信带宽、响应速度、实时性等方面的更高要求,提出了基于Ethe疋AT的机器人控制总线解决方案。通过分析机器人控制的需求和Ethe庀AT的特点,采用线性拓扑结构来构建研究平台。从站采用sTM32和COMX模块设计伺服控制器;主站采用L
2、inux系统和RTAI模块构建支撑平台,并移植Ethe疋AT协议栈SO—EM,结合网络控制模型来实现机器人伺服节点的分布式控制。通过实验验证了方案的可行性,并分析了总线的延时组成。关键词:机器人;控制总线;实时以太网;嵌入式从站;数据周期中图法分类号:TP273文献标识号:A文章编号:1000一7024(2013)04—1238—06Researchofrobotcontr01busschemebasedonEtherCATLIUDong,MINHua—song,YANGJie(EngineeringResearchCenterofMetal
3、lurgicalAuto瑚tionandMeasurementTechnologyofMiniStryofEducation,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081,China)AbstI‘act:Inviewofthehigherdemandofcommunicationbandwidth,responsespeed,realtimeandotheraspectsincurrentro—botnet、vorkcontr01,arobotcontrolbuss01utionbased
4、onEtherCATisproposed.Intheanalysisoftherobotcontr01require—mentsandthecharacteristicsofEtherCAT,aresearchplatfo咖isbu订tusingalineartopologicalstructure.IntheslaveSTM32andC()MXmoduleareusedtodesignservocontroller,whileinthemasterLinuxsystemandRTAImoduletoareusedconstructsuppo
5、rtingplatf6nn,andEtherCATprotocolstackSOEMistranspIanted,thencombinedwiththenetworkcontrolnlodeI,thedistributedcontroloftherobotseⅣonodesisrealized.Throughtheexperimentthefeasibilityofthissystemisverified,andthecompositionofbusdelayisanalyzed.1(eywords:robot;controlbus;real
6、一timeethemet;embeddedslave;datacycleO引言机器人控制系统是机器人信息处理和控制的主体,随着复杂机器人、模块化机器人、多机器人系统的出现,机器人控制系统的体系结构出现了新的发展方向,对控制系统的网络化、通信带宽、响应速度、实时性方面提出了更高要求[】]。传统的机器人控制系统(集中控制方式、主从控制方式、串行总线控制方式)显然无法满足这些需求,尤其是在控制多个轴,多个关节运动时,实时性与协调性的问题显得尤为突出。这就需要针对复杂机器人系统设计一种高带宽、高实时性的伺服通信总线来解决此问题[2]。随着计算机、通信
7、及控制技术的不断发展,控制设备逐渐形成以网络的形式来连接的趋势,其具备的通信功能可以实现远距离的调速和参数的设定等。在机器人控制系统中采用实时以太网架构,利用嵌入式系统的软硬件技术设计复杂机器人的伺服通信总线,具有很强的可行性和很高的研究价值。目前国际上有多种实时以太网,Ethe疋AT是德国Beckhoff公司提出的一种实时以太网的解决方案,它采用主从站构建模式,主站使用常规的以太网卡,从站使用专用的从站控制器芯片。Ethe疋AT在拓扑结构、时钟同步、数据传输速度和构建成本方面有很大的优势[3],同时它支持线性节点和冗余电缆。综合比较各种实时
8、以太网的特点及性能,根据机器人伺服通信的需求,本课题选择了Eth—e疋AT协议为基础来构建机器人的伺服通信系统,并给出了从站的硬件结构,和主站的设计方案。收稿日期:
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