[实用新型]一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台

说明书

本实用新型提供一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台，包括：作为硬件平台基础底板并用于扩展连接功能硬件板的扩展插槽板；和功能模块扩展板；功能模块扩展板根据硬件功能类别特点划分为电源板、主控板、总线板、数字板和模拟板；扩展插槽板的板载物理硬件接口资源包括：电源板插槽、主控板插槽、总线板插槽、数字板插槽和模拟板插槽；电源板、主控板、总线板、数字板和模拟板分别通过电源板插槽、主控板插槽、总线板插槽、数字板插槽和模拟板插槽与扩展插槽板连接。本实用新型将硬件功能需求按照模块化划分和设计，具有硬件设计与定制灵活性和扩展性的特点，不仅降低硬件重构成本和维护成本，而且具有较强实用性和较高的应用价值。

技术领域

本实用新型涉及工业机器人控制器硬件设计技术领域，更具体地说，涉及一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台。

背景技术

目前，工业机器人广泛应用于工业自动化领域，机器人控制系统是工业机器人的技术核心，而硬件平台是核心的基础。硬件平台既能为控制系统软件提供硬件运行环境，又能够与外部传感器设备建立物理连接桥梁，最终将机器人控制系统与外部设备有机结合统一。现阶段，工业机器人控制器硬件平台主要分为两大类：一类基于x86 CPU PC平台，能够运行通用型操作系统软件，通过通用标准PCIE物理接口连接外部设备，硬件电路设计复杂且功耗高，以及成本较高；另一类基于嵌入式CPU平台，根据具体应用针对性重构定制硬件组成，需要交叉编译特定专用型操作系统软件，硬件电路设计简洁小巧且功耗低，硬件组成成本相对较低。

另外，工业机器人控制系统主要通过控制伺服系统间接实现对机械本体机构的控制。相比于传统数控机床通过脉冲式控制伺服系统而言，现代工业机器人控制系统普遍采用工业总线式控制伺服系统。大幅减低硬件电路接口，简化系统连线，提高整个伺服控制系统的可靠性。同时，通过工业总线可以同步获取各个伺服从站丰富的状态数据，以便于与控制系统形成反馈控制。

现代主流工业总线实现方式主要有两种：一种是基于工业总线主栈协议专用芯片的工业总线类型，将总线实现协议及解析封装至专有芯片，通过数据总线、地址总线、中断等数字信号与主控CPU通信，降低控制器主机软件设计复杂度和提高软件处理效率。另一种是基于通用以太网网卡芯片的工业总线类型，通过开发专用的网卡设备驱动程序和主栈协议软件实现总线通信，对控制器主机软件设计及系统运行环境有较高的要求。

现在许多工业机器人控制器为了获得紧凑的硬件结构，往往将电源电路、主控电路、信号接口、设备接口、总线接口等设计在同一块硬件电路板之上，且只能支持一种总线类型。当主控CPU需要升级或者其余功能电路模块需要变更需求时，整个电路板又要重新设计，而且要重新整体评估电路信号完整性，大大提高了硬件平台设计与维护成本。工业控制器硬件平台属于高频高速电路，而且将全部功能模块设计在同一块硬件电路板上，增加了信号干扰几率和可靠性风险，对电路设计提出了很高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台，该工业机器人控制器硬件平台将硬件功能需求按照模块化划分和设计，具有硬件设计与定制灵活性和扩展性的特点，不仅降低了硬件重构成本和维护成本，有助于加快产品硬件升级换代，而且具有较强实用性和较高的应用价值，能够满足相关工业机器人控制器硬件平台设计的开发。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种具有总线兼容性的工业机器人控制器硬件平台，其特征在于：包括：

作为硬件平台基础底板并用于扩展连接功能硬件板的扩展插槽板；

以及功能模块扩展板；所述功能模块扩展板根据硬件功能类别特点划分为电源板、主控板、总线板、数字板和模拟板；

所述扩展插槽板的板载物理硬件接口资源包括：电源板插槽、主控板插槽、总线板插槽、数字板插槽和模拟板插槽；所述电源板、主控板、总线板、数字板和模拟板分别通过电源板插槽、主控板插槽、总线板插槽、数字板插槽和模拟板插槽与扩展插槽板连接。