[發明專利]基于EtherCAT的模塊化機器人驅動器和控制方法

有效

• 申請號: 201410699089.5
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104589367A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 張濤;劉釗銘;李濤;張峰;袁順寧;趙亮;李偉;崔龍;李洪誼
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/18
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.基于EtherCAT的模塊化機器人驅動器，包括控制器(1)以及與其連接的電源(9)、狀態顯示電路(10)、RS232通信電路(7)；其特征在于還包括與控制器(1)連接的電機驅動單元(2)、霍爾編碼器電路(3)、碼盤電路(4)、抱閘電路(5)、轉矩傳感器電橋電路(6)、EtherCAT通信電路(8)、I/O電路(11)；

所述電機驅動單元(2)與機器人關節的電機連接；霍爾編碼器電路(3)與電機的霍爾編碼器連接；所述碼盤電路(4)與機器人關節的碼盤連接；所述抱閘電路(5)與機器人關節內的電磁抱閘連接；所述轉矩傳感器電橋電路(6)與機器人關節的轉矩傳感器連接；所述EtherCAT通信電路(8)與上位機連接；所述I/O電路(11)與機器人關節的開關連接。

2.按權利要求1所述的基于EtherCAT的模塊化機器人驅動器，其特征在于所述EtherCAT通信電路(8)采用ASIC數據鏈路層芯片。

3.按權利要求1所述的基于EtherCAT的模塊化機器人驅動器，其特征在于所述轉矩傳感器電橋電路(6)采用放大器，放大器的反向輸入端、正向輸入端分別與電源負、正極連接且分別通過電容接地，正向輸入端通過電阻與正電壓、地連接，且與反向輸入端之間連有電容；兩個增益電阻端之間通過可調電阻相連接，正負電壓參考端分別連有正電壓、負電壓且分別通過電容接地；放大器的輸出端連有順序串聯的電阻和電容，電容兩端并聯有二極管，二極管正端接地，負端通過另一個二極管與電源連接。

4.按權利要求1所述的基于EtherCAT的模塊化機器人驅動器，其特征在于所述電源(9)輸出端通過二極管與電源轉換芯片的輸入端連接，電源轉換芯片的輸入端并聯電容后經電阻接地；電源轉換芯片的輸出端連有正電壓、與參考端之間連有并聯的二極管和電阻，還通過并聯的兩個電容接地，參考端與地之間連有并聯的電阻和電容。

5.按權利要求3或4所述的基于EtherCAT的模塊化機器人驅動器，其特征在于所述正電壓輸入至電源反相芯片的電源輸入端，電源反相芯片的輸出端與模擬地之間連有并聯的電容，輸出端連有負電壓、與地之間連有并聯的電容。

6.基于EtherCAT的模塊化機器人控制方法，其特征在于包括以下步驟：

控制器(1)初始化EtherCAT通信電路(8)參數、通道和同步方式；

控制器(1)讀EtherCAT通信電路(8)內事件請求寄存器數據；如果接收到主站傳來的周期性數據則寫入到控制器(1)，將其作為參考值控制電機運轉；同時發送電機的周期性數據通過EtherCAT通信電路(8)反饋至主站；

當控制器(1)接收來自EtherCAT通信電路(8)的中斷并處理，進入應用層狀態機，返回控制器(1)讀EtherCAT通信電路(8)內事件請求寄存器數據步驟。

7.基于EtherCAT的模塊化機器人控制方法，其特征在于所述周期性數據包括電機的位置和轉矩數據。

8.基于EtherCAT的模塊化機器人控制方法，其特征在于所述應用層狀態機包括：

初始狀態為在電源不可接通狀態，當接收到主站的控制命令則轉入準備好接通電源狀態，再轉入電源接通狀態，然后通過可操作狀態控制電機工作；

當電機處于急停狀態時，則轉入電源不可接通狀態或者通過可操作狀態控制電機停止；

當電機處于出錯反映狀態時，則轉入出錯狀態，返回電源不可接通狀態。