[实用新型]一种采用EtherCAT协议的实时同步机器人扭矩扭力控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人控制系统，尤其是一种一种采用EtherCAT协议的实时同步机器人扭矩扭力控制系统。

背景技术

在数控技术领域中，传统的交流伺服控制系统一般有多个交流伺服电机，与伺服电机一一对应的伺服驱动器以及现场总线组成，传统的工业现场总线，如485、CAN总线，速率低，数据传输量小，在远距离传输需要额外增加中继器减小信号衰减，同时增加布线难度，传统的工业实时以太网协议Modbus/TCP、EtherNet/IP等，由于未修改以太网协议并通过软件协议栈来实现通信，数据包的打包和解析导致一定延时，并未达到真正的实时性，精准同步对于同时动作的分布式过程十分重要，特别是在几个伺服轴同时执行协调运动的情况下，EtherCAT建立了新的技术标准，具有灵活的线性拓扑结构，完全兼容以太网，可以最大化利用以太网提供的宽带，是一种具有出色的实时性能且成本低廉的网络通讯技术，目前国外生产的集成倍福芯片的伺服电机控制器价格昂贵，增加企业成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用EtherCAT协议的实时同步机器人扭矩扭力控制系统，扩展方便，实时性好，有效数据高。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种采用EtherCAT协议的实时同步机器人扭矩扭力控制系统，包括管理主从站之间的数据通信的EtherCAT主站控制器，接收EtherCAT主站控制器发送的报文进行识别且发送至微处理器、接收微处理器发送信息发送报文至EtherCAT主站控制器的EtherCAT从站控制器，微控制器和扭矩扭力控制模块；EtherCAT主站控制器与EtherCAT从站控制器通过网线连接，EtherCAT从站控制器与微控制器通过串口/并口连接，

EtherCAT主站控制器采用搭载有倍福公司的TwinCAT开发平台的PC机；

EtherCAT从站控制器采用从站控制芯片ET1100；

扭矩扭力控制模块包括扭矩扭力输出单元和扭矩扭力输入单元，扭矩扭力输出端元包括DA转换单元和输出信号放大单元，扭矩扭力输入单元包括输入信号放大单元和AD转换单元；DA转换单元的输入端与微处理器的扭矩扭力数据输出端连接，DA转换单元的输出端与输出信号放大单元的数据输入端连接，输出信号放大单元的数据输出端与机器人处的伺服驱动器连接；输入信号放大单元的数据输入端与机器人处的伺服驱动器连接，输入信号放大单元的数据输出端与AD转换单元的输入端连接，AD转换单元的输出端与微处理器的扭矩扭力数据输入端连接。

进一步地，微处理器采用单片机芯片STM32F407ZET6，单片机芯片STM32F407ZET6外接时钟电路、复位电路、电源电路，所述电源电路包括24V转正负12V电源电路、24V转5V电源电路、5V转3.3V电源电路、5V转2.5V电源电路，24V转正负12V电源电路包括芯片U3，外部输入INPUT+24V经二极管D3后与芯片U3的引脚1连接，芯片U3的引脚3输出电压VCC-12V，芯片U3的引脚5输出电压VCC+12V；

24V转5V电源电路包括芯片U4，外部输入INPUT+24V与芯片U4的引脚1连接，芯片U4的引脚4输出电压VCC+5V；

5V转3.3V电源电路包括芯片U6，芯片U6的引脚1外接电压VCC+5V，芯片U6的引脚2与引脚4连接后输出电压V3.3V；

5V转2.5V电源电路包括芯片U5，芯片U5的引脚2输入电压VCC+5V，芯片U5的引脚6输出电压VCC jizhuan+2.5V。

进一步地，DA转换单元包括DA转换芯片U12、DA转换芯片U20，输出信号放大单元包括运放芯片U10、运放芯片U14、运放芯片U16、运放芯片U18、运放芯片U22、运放芯片U24；

DA转换芯片U12的输入端、DA转换芯片U20的输入端分别与单片机芯片STM32F407ZET6的扭矩扭力数据输出端连接，DA转换芯片U12的输出端分别与运放芯片U10、运放芯片U14、运放芯片U16、运放芯片U18的正输入端连接；DA转换芯片U20的输出端分别与运放芯片U22、运放芯片U24的正输入端连接；

AD转换单元包括AD转换芯片U13和AD转换芯片U21，输入信号放大单元包括运放芯片U11、运放芯片U15、运放芯片U17、运放芯片U19、运放芯片U23和运放芯片U25；