[发明专利]基于WINDOWS平台工业机器人运动控制器及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于WINDOWS平台工业机器人运动控制器及控制方法。本发明WINDOWS系统和实时系统RTE两者结合极大地提高了运动控制器的控制精度。该运动控制器包括PC板卡、EhterCAT总线以及运行在PC板卡上的WINDOWS系统，实时系统RTE；WINDOWS系统和实时系统RTE之间相互通讯，WINDOWS系统通过EhterCAT总线与被控工业机器人的伺服控制系统连接。

技术领域

本发明涉及一种运动控制器，具体涉及一种基于WINDOWS平台工业机器人运动控制器及控制方法。

背景技术

运动控制器接收终端的控制方案，规划指令，对这些指令信息进行解码和运算还原成执行机构在空间下的位置信息，同时响应控制方案，完成运动轨迹规划和位置控制，速度控制，加速度控制等，并将这些信息通过伺服驱动器下发至电机，从而完成对工业机器人的运动控制。

传统的运动控制器是采用单片机、微机处理器或者专用芯片作为核心处理器，虽然具有结构简单，成本不高的优点，但是无法保证运动控制器的高性能。

具体地说：单片机或微机处理器作为核心的运动控制器由于内存原因存在运动控制器控制速度较慢，控制精度较低等缺点，只适合对性能要求不高的控制场合。

以专用芯片作为核心处理器的运动控制器由于交互信息的形式是脉冲信号，处于开环控制状态，且不能提供连续插补功能，因此无法满足多轴联动和高速插补，也无法保证运动控制器的具有高控制精度的要求。

发明内容

为了解决现有单片机或微机处理器为核心的工业机器人运动控制器所带来的控制速度较慢，控制精度较低的问题，以及专用芯片为核心的工业机器人运动控制器存在的不能提供连续插补功能而导致的控制精度低的问题，本发明提供了一种基于WINDOWS平台工业机器人运动控制器及控制方法。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种基于WINDOWS平台工业机器人的运动控制器，包括PC板卡、EhterCAT总线以及运行在PC板卡上的WINDOWS系统，实时系统RTE；WINDOWS系统和实时系统RTE之间相互通讯，WINDOWS系统通过EhterCAT总线与被控工业机器人的伺服控制系统连接。

基于上述运动控制器对工业机器人进行控制的方法，具体步骤如下：

步骤1：WINDOWS系统内核层通过EhterCAT总线接收上一周期被控工业机器人的伺服控制系统发送的脉冲数据，并将脉冲数据发送至WINDOWS系统应用层；所述脉冲数据为实际脉冲数；

步骤2：WINDOWS系统应用层将所述脉冲数据进行处理得到被控工业机器人所有关节轴的上一周期角度数据；所述角度数据为实际角度；

步骤3：WINDOWS系统应用层完成第一输入参数结构体的制定，并将所述第一输入参数结构体作为实时系统RTE的输入发送至实时系统RTE开始进行运动学正解运算；

所述第一输入参数结构体由实际角度、被控工业机器人DH模型参数，用户坐标系标定参数和工具坐标系标定参数封装组成；

步骤4：实时系统RTE通过运动学正解运算并将运算结果封装成第一输出参数结构体作为RTE系统的输出发送至WINDOWS系统应用层；

所述运动学正解运算过程为：通过工业机器人DH模型参数确定各连杆的相对坐标系，建立各连杆的变换矩阵，由已知的各关节角度参数与变换矩阵相乘即可求得被控工业机器人末端的实际位姿；

所述第一输出参数结构体由运动学正解运算完成状态、错误状态、运行状态和被控工业机器人末端的实际位姿封装组成；