基于EtherCAT的機(jī)器人控制總線研究.pdf

1、機(jī)器人在當(dāng)前的社會中的應(yīng)用十分廣泛,從而給人類的生產(chǎn)、生活、軍事以及科研等領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)的影響。自20世紀(jì)60年代開始,機(jī)器人技術(shù)就開始成為研究的熱點之一。當(dāng)前機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研究方向十分廣泛和復(fù)雜,但是目前國際上還沒有專用于機(jī)器人系統(tǒng)的伺服通信總線,在實際應(yīng)用過程中,通常根據(jù)系統(tǒng)需求,把常用的一些總線(CAN、USB、RS485)用于機(jī)器人系統(tǒng)中,這些總線是串行總線,通信速率不高。將高速的工業(yè)實時以太網(wǎng)引入機(jī)器人控制總線,對機(jī)器人的控

2、制有著重大的意義。
　　 本文針對機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點,提出一種基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的伺服通信系統(tǒng)解決方案。經(jīng)過對市場上已有的六種工業(yè)實時以太網(wǎng)做出比較分析,選取了EtherCAT作為基本協(xié)議,并規(guī)劃設(shè)計了基于EtherCAT的機(jī)器人控制協(xié)議,同時在SOME協(xié)議棧上針對機(jī)器人控制協(xié)議做了擴(kuò)展。EtherCAT通信效率高,速度快,數(shù)據(jù)包容量大,將其用于復(fù)雜機(jī)器人控制方面具有較好的前景。
　　 本課題依托863重點項目(200

3、9AA043901)子課題,采用線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來構(gòu)建實驗平臺,結(jié)合嵌入式技術(shù)研究基于工業(yè)以太網(wǎng)的機(jī)器人伺服總線。主站硬件采用X86/ARM平臺以及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡,軟件采用基于Linux的RTOS和SOME開源協(xié)議棧,并編寫電機(jī)控制的函數(shù)庫,同時采用QT開發(fā)主站應(yīng)用程序;從站采用COMX模塊、STM32控制器和數(shù)字舵機(jī)組成機(jī)器人的關(guān)節(jié)控制器,并開發(fā)基于STM32控制器的從站固件程序,同時實現(xiàn)了COMX的驅(qū)動和EtherCAT通信過程。實驗平臺構(gòu)建