[发明专利]一种基于CANopen的CNC机械臂控制系统及其方法

权利要求书

1.一种基于CANopen的CNC机械臂控制系统，其特征在于：包括机械臂运动控制硬件平台核心芯片、CAN总线收发器、搭载有CANopen协议的机械臂运动控制主电路板和机械臂的每个轴伺服电机，其中，机械臂运动控制硬件平台核心芯片采用基于Cortex-M3架构的微处理器，所述机械臂运动控制硬件平台核心芯片与所述CAN总线收发器连接，所述CAN总线收发器与机械臂运动控制主电路板连接，所述机械臂运动控制主电路板通过CAN总线与机械臂的每个轴伺服电机连接；

所述搭载有CANopen协议的机械臂运动控制主电路板作为CANopen主站，所述机械臂的每个轴伺服电机作为一个CANopen从站，所述CANopen主站和CANopen从站形成运动控制网络。

2.如权利要求1所述的基于CANopen的CNC机械臂控制系统，其特征在于：所述机械臂运动控制硬件平台核心芯片包括围电路和扩展电路，所述扩展电路包括I/O口和通信接口。

3.如权利要求1或2所述的基于CANopen的CNC机械臂控制系统，其特征在于：所述CANopen主站和CANopen从站之间采用非同步非周期PDO通信模式。

4.如权利要求1或2所述的基于CANopen的CNC机械臂控制系统，其特征在于：所述CNC机械臂控制系统还包括附加CANopen从站，所述附加CANopen从站为除了机械臂轴之外的装置，所述除了机械臂轴之外的装置包括料仓和远程IO扩展点。

5.一种基于CANopen的CNC机械臂控制方法，其特征在于：机械臂运动控制硬件平台核心芯片与CAN总线收发器连接，CAN总线收发器与搭载有CANopen协议的机械臂运动控制主电路板连接，所述机械臂运动控制主电路板通过CAN总线与机械臂的每个轴伺服电机连接；所述搭载有CANopen协议的机械臂运动控制主电路板作为CANopen主站，所述机械臂的每个轴伺服电机作为一个CANopen从站，所述CANopen主站和CANopen从站形成运动控制网络；

所述控制方法包括以下步骤：

（1）CANopen主站初始化，CAN总线收发器初始化；

（2）主站通过NMT功能对从站开始进行管理，从站启动正常之后发送Boot up报文，进入预操作状态，主站接收到报文通过SDO功能配置从站为回原点模式(Homing Mode)，并将关键控制变量进行PDO映射；

（3）完成从站初始化后，从站进入操作模式，CANopen总线协议通信配置完成；

（4）在系统运动控制过程中，首先各机械臂轴采用方式21(Method21)回原点，主站发送SDO报文将从站切换到位置模式，进行机械臂和料仓等轴的位置模式控制。

6.如权利要求5所述的一种基于CANopen的CNC机械臂控制方法，其特征在于：通过PDO协议每次发送8字节的关键控制变量给各从站，进行实时控制。

7.如权利要求5或6所述的一种基于CANopen的CNC机械臂控制方法，其特征在于：使用CANopen的安全机制进行错误检测；确保系统运行正常。