[发明专利]一种基于以太网的机器人协议实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，特别涉及一种基于以太网的机器人协议实现方法。

背景技术

工业机器人是提高生产过程自动化，改善劳动环境条件，提高产品质量和生产效率的一种非常有效的手段。机器人运用范围已在不断扩大遍及工业、国防、宇宙空间、抢险救灾、医疗康复，甚至进入人类生活的各个方面。机器人的远程连接装置也越来越多，如示教装置，机器人视觉装置，离线装置，现在没有统一的接口对所有装置能够连接。对机器人安全操作，远程控制也提出新的要求：高速，实时性，高可靠性。有些示教装置采用串口，CAN连接到控制系统，串口的传输速度一般为115200bps，CAN的最大传输速度也只有1Mbps，这中传输速度已不能达到控制速度和大数据量的传输要求，并且串口和CAN都不能实现远程控制。另外，有些远程控制装置采用以太网TCP/IP协议的传输方式控制实时性，同样也无法达到要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于以太网的机器人协议实现方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种基于以太网的机器人协议实现方法，包括定义帧头和定义域数据，其特征在于，所述帧头包括帧信息、指令码、帧长度以及位图；所述帧信息包括指令索引号、帧类型以及帧域个数；所述索引号占2个字节，用来表示指令在索引表的位置，所述帧类型占一个字节，包括请求帧、响应帧、广播帧、大文件请求帧以及大文件响应帧。

优选的，所述位图由8个字节组成，每一个字节有8位组成，每一位表示一个域。

优选的，所述帧信息由4个字节组成，包括指令索引号、帧类型以及帧域个数，所述指令索引号占2个字节，用来表示指令在索引表的位置；所述帧类型占1个字节，包括请求帧、响应帧、广播帧、大文件请求帧以及大文件响应帧；所述帧域个数占1个字节，用来表示发送帧中包含几个域在域数据区。

优选的，所述位图由8个字节组成，一个字节由8位组成，每一位表示一个域，用来表示最多64个域，低位字节的低位表示第1域，高位字节的高位表示第64域，在帧发送过程某一位用1表示域存在，0表示域不存在，这样在一个帧发送过程为一个域或多个域，极大提高了数据发送的灵活性。

优选的，所述域数据按一定顺序排列，低位域数据排在帧的前面，高位域数据排在帧的后面，域数据由固定长数据域和变长数据域组成，这个由本协议设计确定域是固定长还是变长；固定长数据域在域数据区只有对应域的数据传输，变长数据数据域在域数据区有域数据长度信息和对应域的数据传输，域数据长度信息放在帧前面，紧跟在后面的是对应域的数据。

优选的，对于请求帧都需要反馈响应帧进行数据确认已经收到，在数据确认后才能下一步操作，发送端在请求帧超时没有收到响应帧实现自动重发，响应端收到请求帧出错可以反馈给发送端告知重发，重发时间间隔按一定比例进行计算，提高重发的效率。

优选的，包括发送端数据处理步骤和接收端数据处理步骤；其中，发送端数据处理步骤包括下述步骤：

S11：发送端协议连接成功；

S12：发送端需要发送请求指令，准备指令数据；

S13：帧头组包，协议根据指令码，填充帧信息里的数据，并且把指令码需要的域在位图对应的位设置为1；

S14：域数据组包，域数据按指令需要进行域组包，实现一个完整的帧数据；

S15：发送帧数据包，发送端经UDP发送数据，并等待响应帧的返回；

S16：是否接收到响应帧，接收到响应帧则下一步，没有接收到则跳到S19；

S17：判断请求帧是否在接收端已经正确处理过，正确处理了请求帧，则指令发送完成跳到S111，没有正确处理则进行下一步；

S18：接收端没有正确处理请求帧则发送端进行重发，跳到S15；

S19：判断是否等待超时，没有超时继续等待；

S110：超时没有收到响应帧，判断是否超过最大发送次数，没有则根据重发次数计算超时时间，跳到S15重发请求帧；超过发送最大次数执行下一步；

S111：请求指令帧发送结束；

所述接收端数据处理步骤包括下述步骤：

S21：接收端接收到数据；

S22：接收端获取帧信息、指令码；

S23：根据协议要求判断帧头是不是正确的数据，不是正确的数据则认为是一个无效帧，丢掉收到的数据，跳到S26；

S24：如果是正确数据则按位图进行解域数据，解域数据不成功，则发送解域失败帧通知发送端重发请求帧，跳到步骤S26；