[发明专利]一种具有双核运动控制器工业机器人平台

权利要求书

1.一种具有双核运动控制器工业机器人平台，包括工业机器人控制系统、传感器系统、操控系统、网络集成控制系统、视觉跟踪系统以及执行机构，传感器系统与工业机器人控制系统连接，工业机器人控制系统包括示教器、运动控制器，操控系统包括工控机，视觉跟踪系统包括RGB摄像机、激光扫描仪、跟踪摄像机，射频收发射装置，传感器系统包括多个六轴传感器、光学传感器、运动传感器、霍尔电流传感器，执行机构包括机械部分和电力部分，

运动控制器连接工控机和执行机构，运动控制器为半封装的微型计算机系统，集成了二字符指令集及其解析功能，利用与运动控制器配套的辅助工具，能够进行系统设置，运动控制器包括处理器、看门狗、通信接口和电机控制模块，

处理器为片上系统，包括接口层、算法控制层以及容错控制层，其中接口层为FPGA结构，负责与电机控制模块进行信息交互，控制伺服装置，算法控制层为ARM和DSP双核结构，ARM核负责各类外设驱动，DSP端负责运动学建模、轨迹规划等大量矩阵浮点类计算，容错控制层使用32位控制器，对接口层、算法控制层进行实时监控，并根据反馈、操作命令对故障进行容错规划，保证系统安全可靠性运作，容错控制层使用伺服定标方法，同时扩展视觉反馈接口，实现了后期视觉反馈的二次修正。

2.根据权利要求1所述的一种具有双核运动控制器工业机器人平台，其特征在于接口层设置有外围接口电路，实现了与伺服装置进行包括指令发送、反馈数据接收在内的数据交互，采用总线收发器增强端口驱动力；设置EMIF接口与算法控制层完成信息交互；设置UART接口与容错控制层建立通信，完成监控交互；设置FPGA时钟，外部时钟选择有源40Mhz晶振，为了进行FPGA调试、加载程序这里同时引入JTAG和AS两种模式。

算法控制层包括电源管理模块、时钟模块、内存电路、闪存电路、外设SATA接口、接口电路6部分组成，算法控制层与容错控制层完成信息交互确保系统可靠性工作，接收接口层发送的交流伺服位置信息，进行工业机器人正逆运动学建模，进行矩阵浮点类运算，驱动外部设备，与视觉跟踪系统完成信息交互。

3.根据权利要求2所述的一种具有双核运动控制器工业机器人平台，其特征在于：通信接口包括RS-232端口和以太网端口；

电机控制模块以最高12MHz的频率对输入的正弦方波信号进行处理，产生1个±10V的模拟量；对于弦波整流操作，使用2个DACs来产生2个±10V电压模拟信号；

看门狗的定时器绑定了放大器使能输出，一旦运动控制器由于内部或外部因素导致出现系统错误时，看门狗就会将放大器关闭，通常情况下看门狗输出的是高电平，上电运行期间如果处理器功能紊乱，看门狗输出低电平，看门狗定时器检测到之后就会复位运动控制器。

4.根据权利要求3所述的一种具有双核运动控制器工业机器人平台，其特征在于运动控制器接收到工控机经过网络集成控制系统发来的控制指令后，根据控制指令执行相对应的程序生成速度信号、计数信号以及加减速度信号，向永磁同步伺服电机发送转动的速度信号，向减速器发送计数信号和加减速度信号，永磁同步伺服电机的伺服装置收到信号之后，对其进行调整、放大处理，生成转动信号发送至电机，电机驱动旋转关节转动，运动控制器将安装在各个旋转关节的永磁同步伺服电机的编码器的反馈信号经过网络集成控制系统回传给工控机，反馈信号用于在工控机上的人机交互界面中实时地监控工业机器人的状态并显示数据。

运动控制器设定机器人各关节的零点位姿，零点位姿决定于工业机器人在初始状态时时各个永磁同步伺服电机的位置，零点位姿被运动控制器记录，在工业机器人完成作业后，通过发送零位指令使工业机器人回到零点位姿，从而完成回零。