[发明专利]基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统及方法

权利要求书

1.基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统，其特征在于，包括一体化控制器、EtherCAT总线、总线IO模块和若干个运动模块，各所述运动模块均包括伺服电机和用于驱动伺服电机的总线式伺服驱动器，所述一体化控制器包括CoDeSys控制模块和动态链接库，所述CoDeSys控制模块通过EtherCAT总线分别与总线式伺服驱动器和总线IO模块连接，所述CoDeSys控制模块和动态链接库连接；

所述总线IO模块用于传输控制机器人的开关信息和控制信号；

所述CoDeSys控制模块用于接收到开关信息后，根据预设的执行信息实时从动态链接库调用预设的函数，并根据函数获取机器人的运动参数后，将运动参数通过EtherCAT总线发至总线式伺服驱动器；

所述一体化控制器作为EtherCAT主站，所述运动模块和总线IO模块均作为EtherCAT从站；

所述总线IO模块包括总线耦合器、远程数字开关量单元、远程数字模拟量单元、非总线伺服单元、安全单元和视觉单元，所述EtherCAT总线通过总线耦合器分别与远程数字开关量单元、远程数字模拟量单元、非总线伺服单元、安全单元和视觉单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统，其特征在于，还包括示教器，所述一体化控制器还包括编译器，所述示教器通过编译器与CoDeSys控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统，其特征在于，所述伺服电机上设有编码器，所述编码器与总线式伺服驱动器连接。

4.根据权利要求3所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统，其特征在于，所述CoDeSys控制模块包括运动控制单元和外部逻辑控制单元，所述EtherCAT总线分别与运动控制单元和外部逻辑控制单元连接，所述运动控制单元和外部逻辑控制单元连接；

所述运动控制单元用于驱动运动模块实现机器人的运动状态的控制；

所述外部逻辑控制单元用于传输并处理总线IO模块的外部逻辑信号。

5.根据权利要求4所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统，其特征在于，所述CoDeSys控制模块上采用实时操作系统，所述每个总线式伺服驱动器均在运动控制单元上有对应的位置轴，且配置相应的运动控制参数。

6.基于EtherCAT总线的工业机器人控制方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、总线IO模块获取用户输入的开关信息后，发送开关信息至CoDeSys控制模块；

S2、CoDeSys控制模块接收到开关信息后，根据预设的执行信息实时从动态链接库调用预设的函数，并根据函数获取机器人的运动参数后，将运动参数通过EtherCAT总线发至总线式伺服驱动器；

S3、总线式伺服驱动器根据运动参数控制伺服电机进行旋转。

7.根据权利要求6所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

示教器获取用户输入的控制信息后，将控制信息发至编译器；

编译器对控制信息进行编码后获得执行信息，并将执行信息发至CoDeSys控制模块；

所述控制信息包括直线运动指令、点对点运动指令、圆弧运动指令、条件选择指令、程序调用、焊接指令和码垛指令中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

编码器实时采集伺服电机的旋转参数，并将旋转参数发送至总线式伺服驱动器；

总线式伺服驱动器通过EtherCAT总线将旋转参数反馈至CoDeSys控制模块。

9.根据权利要求8所述的基于EtherCAT总线的工业机器人控制方法，其特征在于，所述预设的函数包括运动学函数和轨迹规划函数，所述步骤S2中根据函数获取机器人的运动参数的步骤，具体包括以下步骤：

根据轨迹规划函数获取机器人的运动步长和动态参数，以及根据运动学函数获取机器人的关节角度和坐标参数；

结合运动步长、动态参数、关节角度和坐标参数获取机器人的运动参数。