一種基于Powerlink的機器人控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于Powerlink的機器人控制方法，包括Ethernet?Powerlink主站和FPGA從站，所述FPGA從站由通信部分、控制數據傳輸接口和邏輯控制部分組成，所述通信部分包括軟核處理器，控制數據傳輸接口包括DPRAM，所述邏輯控制部分由邏輯控制單元組成，所述軟核處理器上設有DPRAM控制模塊。與現有技術相比，本發明中通信部分用來實現從站的Powerlink協議，主站通過以太網和從站傳輸數據，而且在保證數據傳輸高速的同時也確保了數據的完整性和不丟失性，機器人控制信息和傳感器等反饋信息能夠達到ms級的刷新速度，使得機器人的性能得到大幅度的提升。
【專利說明】—種基于Powerl ink的機器人控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數據傳輸接口，尤其涉及一種基于Powerlink的機器人控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展，機器人現在已經不再僅限于理論研究階段，很多工業生產和生活中都可以看到機器人的運用，比如水平四軸機器人就可以運用于:搬運，點膠，雕刻等等場合。所以機器人對社會生產力，特別是工業自動化有著非常重要的影響。但是應用場合的不斷增多，應用環境越來越復雜都對機器人的性能提出了挑戰，比如在搬運作業當中，為了使生產效率提高，必然要加快機器人的運動速度，為了能夠使機器人運動地更快控制系統的指令傳輸和信息反饋也要更快，常用的數據傳輸接口控制方案限制了機器人的性能提升，比如基于串口的機器人控制，由于串口傳輸速度和抗干擾能力的缺陷不適合在實時要求很高的機器人中使用。在已有的接口控制中USB和以太網是傳輸速度相對較快的接口，但是USB的傳輸受距離的影響很大，不適合工業運用的場合。
[0003]普通的以太網是基于載波監聽/檢測CSMA/⑶實現介質訪問控制，在當一個數據產生沖突時，其等待時間具有不確定性，所以運用到機器人現場設備時，實時通信不能得到滿足，致使以太網技術不能在工業底層設備中有效運用。

【發明內容】

[0004]本發明的目的就在于提供一種解決了上述問題且基于Powerlink的機器人控制方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種基于Powerlink的機器人控制方法，包括Ethernet Powerlink主站和FPGA從站,所述FPGA從站由通信部分、控制數據傳輸接口和邏輯控制部分組成，所述通信部分包括軟核處理器，所述控制數據傳輸接口包括DPRAM，所述邏輯控制部分由邏輯控制單元組成，所述軟核處理器上設有DPRAM控制模塊，所述軟核處理器的信號端通過DPRAM控制模塊與DPRAM的信號端雙向連通，所述DPRAM的數據接口與邏輯控制單元的信號端雙向連通；
[0006]作為優選,所述Ethernet Powerlink主站通過網卡PHY1、PHY2上的RJ45接口與FPGA從站的通信部分雙向連通；
[0007]作為優選，所述通信部分的軟核處理器為Nios II系列32位RSIC嵌入式處理器；
[0008]作為優選，所述DPRAM控制模塊與DPRAM之間采用32位的總線連通進行數據傳輸;
[0009]作為優選，所述DPRAM與邏輯控制單元之間采用32位的總線連通進行數據傳輸；
[0010]作為優選，所述邏輯控制模塊通過與DPRAM的接口讀取相應的指令數據，用來對機器人的關節產生控制，控制機器人的控制信息和反饋信息通過信息反饋電路反饋到邏輯控制單元。[0011]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明中通信部分用來實現從站的Powerlink協議，主站通過以太網和從站傳輸數據，在Nios II軟核處理器中加入了 DPRAM控制模塊，用來將以太網傳輸的數據通過32位的總線存儲到DPRAM中，這樣在保證數據傳輸高速的同時也確保了數據的完整性和不丟失性。在DPRAM片上存儲的后級便是邏輯控制單元，邏輯控制模塊通過與DPRAM的接口讀取相應的指令數據，用來對關節產生控制。由于Powerlink的高實時性能,機器人控制信息和傳感器等反饋信息能夠達到ms級的刷新速度，使得機器人的性能得到大幅度的提升。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
[0014]實施例1:參見圖1，一種基于Powerlink的機器人控制方法，包括EthernetPowerlink主站和FPGA從站，所述FPGA從站由通信部分、控制數據傳輸接口和邏輯控制部分組成，所述Ethernet Powerlink主站通過網卡PHY1、PHY2上的RJ45接口與FPGA從站的通信部分雙向連通，所述通信部分包括軟核處理器，所述通信部分的軟核處理器Nios II系列32位RSIC嵌入式處理器，控制數據傳輸接口包括DPRAM，所述邏輯控制部分由邏輯控制單元組成，所述軟核處理器上設有DPRAM控制模塊，所述軟核處理器的信號端通過DPRAM控制模塊與DPRAM的信號端雙向連通，所述DPRAM控制模塊與DPRAM之間采用32位的總線連通進行數據傳輸，所述DPRAM的數據接口與邏輯控制單元的信號端雙向連通，所述DPRAM與邏輯控制單元之間采用32位的總線連通進行數據傳輸；所述邏輯控制模塊通過與DPRAM的接口讀取相應的指令數據，用來對機器人的關節產生控制，控制機器人產生的控制信息和反饋信息通過信息反饋電路反饋到邏輯控制單元。
[0015]其中通信部分用來實現從站的Power I i nk協議，主站通過以太網和從站傳輸數據，在Nios II軟核處理器中加入了 DPRAM控制模塊，用來將以太網傳輸的數據通過32位的總線存儲到DPRAM中，這樣在保證數據傳輸高速的同時也確保了數據的完整性和不丟失性。在DPRAM片上存儲的后級便是邏輯控制單元，邏輯控制模塊通過與DPRAM的接口讀取相應的指令數據，用來對關節產生控制。由于Powerlink的高實時性能，機器人控制信息和傳感器等反饋信息能夠達到ms級的刷新速度，使得機器人的性能得到大幅度的提升。
[0016]本發明中的Powerlink是一種確定性工業以太網，在快速以太網的基礎上建立了一個高速實時的機器人控制系統。相對于普通以太網Powerlink采用分時槽通行網絡管理SCNM，在時間上重新組織了網絡中信息交換機制，實現了異步數據傳輸和實時周期性數據同步傳輸，滿足了 IAONA實時的最聞4級等級和最低抖動(小于lus)。由于在工業應用中，機器人系統對實時性要求非常高，在US到幾個IOms這個級別。
[0017]對于機器人系統，當系統給定設定曲線后，機器人系統要將這些值轉化成為機器人的動作路徑，結果都將會送給每個伺服軸作為其旋轉角度的參量，如果希望機器人的加工精度和速度得到提高及數據刷新的周期必須的到大幅度提高。所以采用Powerlink控制方案的機器人系統才能不斷滿足市場對機器人性能所提出的挑戰。[0018]以上對本發明所提供的一種基于Powerlink的機器人控制方法進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，對本發明的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求所規定的構思和范圍，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種基于Powerlink的機器人控制方法,包括Ethernet Powerlink主站和FPGA從站，其特征在于:所述FPGA從站由通信部分、控制數據傳輸接口和邏輯控制部分組成，所述通信部分包括軟核處理器，所述控制數據傳輸接口包括DPRAM，所述邏輯控制部分由邏輯控制單元組成，所述軟核處理器上設有DPRAM控制模塊，所述軟核處理器的信號端通過DPRAM控制模塊與DPRAM的信號端雙向連通，所述DPRAM的數據接口與邏輯控制單元的信號端雙向連通。
2.根據權利要求1所述的一種基于Powerlink的機器人控制方法，其特征在于:所述Ethernet Powerlink主站通過網卡PHY1、PHY2上的RJ45接口與FPGA從站的通信部分雙向連通。
3.根據權利要求1所述的一種基于Powerlink的機器人控制方法，其特征在于:所述通信部分的軟核處理器為Nios II系列32位RSIC嵌入式處理器。
4.根據權利要求3所述的一種基于Powerlink的機器人控制方法，其特征在于:所述DPRAM控制模塊與DPRAM之間采用32位的總線連通進行數據傳輸。
5.根據權利要求3所述的一種基于Powerlink的機器人控制方法，其特征在于:所述DPRAM與邏輯控制單元之間采用32位的總線連通進行數據傳輸。
6.根據權利要求1所述的一種基于Powerlink的機器人控制方法，其特征在于:所述邏輯控制模塊通過與DPRAM的接口讀取相應的指令數據，用來對機器人的關節產生控制，控制機器人的控制信息和反饋信息通過信息反饋電路反饋到邏輯控制單元。
【文檔編號】B25J9/18GK103448062SQ201310361763
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】劉霖, 張峰, 劉文聰, 郭濤, 楊先明, 陳鎮龍, 羅穎, 宋昀岑, 劉娟秀 申請人:電子科技大學