[實(shí)用新型]一種具有總線兼容性的工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920953340.4
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN209895159U
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳珩;周艷紅
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山智異科技開發(fā)有限公司;佛山智能裝備技術(shù)研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 44245 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 顧思妍;梁瑩

本實(shí)用新型提供一種具有總線兼容性的工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺，包括：作為硬件平臺基礎(chǔ)底板并用于擴(kuò)展連接功能硬件板的擴(kuò)展插槽板；和功能模塊擴(kuò)展板；功能模塊擴(kuò)展板根據(jù)硬件功能類別特點(diǎn)劃分為電源板、主控板、總線板、數(shù)字板和模擬板；擴(kuò)展插槽板的板載物理硬件接口資源包括：電源板插槽、主控板插槽、總線板插槽、數(shù)字板插槽和模擬板插槽；電源板、主控板、總線板、數(shù)字板和模擬板分別通過電源板插槽、主控板插槽、總線板插槽、數(shù)字板插槽和模擬板插槽與擴(kuò)展插槽板連接。本實(shí)用新型將硬件功能需求按照模塊化劃分和設(shè)計，具有硬件設(shè)計與定制靈活性和擴(kuò)展性的特點(diǎn)，不僅降低硬件重構(gòu)成本和維護(hù)成本，而且具有較強(qiáng)實(shí)用性和較高的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及工業(yè)機(jī)器人控制器硬件設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種具有總線兼容性的工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺。

背景技術(shù)

目前，工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，機(jī)器人控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)核心，而硬件平臺是核心的基礎(chǔ)。硬件平臺既能為控制系統(tǒng)軟件提供硬件運(yùn)行環(huán)境，又能夠與外部傳感器設(shè)備建立物理連接橋梁，最終將機(jī)器人控制系統(tǒng)與外部設(shè)備有機(jī)結(jié)合統(tǒng)一。現(xiàn)階段，工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺主要分為兩大類：一類基于x86 CPU PC平臺，能夠運(yùn)行通用型操作系統(tǒng)軟件，通過通用標(biāo)準(zhǔn)PCIE物理接口連接外部設(shè)備，硬件電路設(shè)計復(fù)雜且功耗高，以及成本較高；另一類基于嵌入式CPU平臺，根據(jù)具體應(yīng)用針對性重構(gòu)定制硬件組成，需要交叉編譯特定專用型操作系統(tǒng)軟件，硬件電路設(shè)計簡潔小巧且功耗低，硬件組成成本相對較低。

另外，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)主要通過控制伺服系統(tǒng)間接實(shí)現(xiàn)對機(jī)械本體機(jī)構(gòu)的控制。相比于傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床通過脈沖式控制伺服系統(tǒng)而言，現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)普遍采用工業(yè)總線式控制伺服系統(tǒng)。大幅減低硬件電路接口，簡化系統(tǒng)連線，提高整個伺服控制系統(tǒng)的可靠性。同時，通過工業(yè)總線可以同步獲取各個伺服從站豐富的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便于與控制系統(tǒng)形成反饋控制。

現(xiàn)代主流工業(yè)總線實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：一種是基于工業(yè)總線主棧協(xié)議專用芯片的工業(yè)總線類型，將總線實(shí)現(xiàn)協(xié)議及解析封裝至專有芯片，通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、中斷等數(shù)字信號與主控CPU通信，降低控制器主機(jī)軟件設(shè)計復(fù)雜度和提高軟件處理效率。另一種是基于通用以太網(wǎng)網(wǎng)卡芯片的工業(yè)總線類型，通過開發(fā)專用的網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動程序和主棧協(xié)議軟件實(shí)現(xiàn)總線通信，對控制器主機(jī)軟件設(shè)計及系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境有較高的要求。

現(xiàn)在許多工業(yè)機(jī)器人控制器為了獲得緊湊的硬件結(jié)構(gòu)，往往將電源電路、主控電路、信號接口、設(shè)備接口、總線接口等設(shè)計在同一塊硬件電路板之上，且只能支持一種總線類型。當(dāng)主控CPU需要升級或者其余功能電路模塊需要變更需求時，整個電路板又要重新設(shè)計，而且要重新整體評估電路信號完整性，大大提高了硬件平臺設(shè)計與維護(hù)成本。工業(yè)控制器硬件平臺屬于高頻高速電路，而且將全部功能模塊設(shè)計在同一塊硬件電路板上，增加了信號干擾幾率和可靠性風(fēng)險，對電路設(shè)計提出了很高的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種具有總線兼容性的工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺，該工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺將硬件功能需求按照模塊化劃分和設(shè)計，具有硬件設(shè)計與定制靈活性和擴(kuò)展性的特點(diǎn)，不僅降低了硬件重構(gòu)成本和維護(hù)成本，有助于加快產(chǎn)品硬件升級換代，而且具有較強(qiáng)實(shí)用性和較高的應(yīng)用價值，能夠滿足相關(guān)工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺設(shè)計的開發(fā)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種具有總線兼容性的工業(yè)機(jī)器人控制器硬件平臺，其特征在于：包括：

作為硬件平臺基礎(chǔ)底板并用于擴(kuò)展連接功能硬件板的擴(kuò)展插槽板；

以及功能模塊擴(kuò)展板；所述功能模塊擴(kuò)展板根據(jù)硬件功能類別特點(diǎn)劃分為電源板、主控板、總線板、數(shù)字板和模擬板；

所述擴(kuò)展插槽板的板載物理硬件接口資源包括：電源板插槽、主控板插槽、總線板插槽、數(shù)字板插槽和模擬板插槽；所述電源板、主控板、總線板、數(shù)字板和模擬板分別通過電源板插槽、主控板插槽、總線板插槽、數(shù)字板插槽和模擬板插槽與擴(kuò)展插槽板連接。