[发明专利]基于WINDOWS平台工业机器人运动控制器及控制方法

权利要求书

1.一种基于WINDOWS平台工业机器人运动控制方法，其特征在于，采用的运动控制器包括PC板卡、EhterCAT总线以及运行在PC板卡上的WINDOWS系统，实时系统RTE；WINDOWS系统和实时系统RTE之间相互通讯，WINDOWS系统通过EhterCAT总线与被控工业机器人的伺服控制系统连接；

采用该运动控制器进行控制的具体步骤如下：

步骤1：WINDOWS系统内核层通过EhterCAT总线接收上一周期被控工业机器人的伺服控制系统发送的脉冲数据，并将脉冲数据发送至WINDOWS系统应用层；所述脉冲数据为实际脉冲数；

步骤2：WINDOWS系统应用层将所述脉冲数据进行处理得到被控工业机器人所有关节轴的上一周期角度数据；所述角度数据为实际角度；

步骤3：WINDOWS系统应用层完成第一输入参数结构体的制定，并将所述第一输入参数结构体作为实时系统RTE的输入发送至实时系统RTE开始进行运动学正解运算；

所述第一输入参数结构体由实际角度、被控工业机器人DH模型参数，用户坐标系标定参数和工具坐标系标定参数封装组成；

步骤4：实时系统RTE通过运动学正解运算并将运算结果封装成第一输出参数结构体作为RTE系统的输出发送至WINDOWS系统应用层；

所述运动学正解运算过程为：通过工业机器人DH模型参数确定各连杆的相对坐标系，建立各连杆的变换矩阵，由已知的各关节角度参数与变换矩阵相乘即可求得被控工业机器人末端的实际位姿；

所述第一输出参数结构体由运动学正解运算完成状态、错误状态、运行状态和被控工业机器人末端的实际位姿封装组成；

步骤5：WINDOWS系统应用层接收到运动学正解得到的被控工业机器人末端的实际位姿，完成第二输入参数结构体的制定，并将第二输入参数结构体作为输入再次发送至实时系统RTE开始进行轨迹规划；

当轨迹规划为直线轨迹时，第二输入参数结构体由循环周期、实际位姿、示教的直线终点位姿、动态参数、动态参数百分比、被控工业机器人DH模型参数、被控工业机器人关节轴限位参数封装组成；所述实际位姿为直线轨迹的起点位姿；

当轨迹规划为圆弧轨迹时，第二输入参数结构体由循环周期，实际位姿、示教的圆弧中间点位姿、示教的圆弧终点位姿、动态参数，动态参数百分比，工业机器人DH模型参数，工业机器人关节轴限位参数封装组成；所述实际位姿为圆弧轨迹的起点位姿；所述动态参数为速度，加速度，减速度，加加速度；

步骤6：实时系统RTE通过轨迹规划得到的结果作为第二输出参数结构体发送至WINDOWS系统应用层；

第二输出参数结构体由轨迹规划完成状态，错误状态，运行状态和当前周期目标角度封装组成；

步骤7：WINDOWS系统应用层接收到当前周期目标角度，计算出最终目标角度，具体计算公式如下：

最终目标角度＝(当前周期目标角度-上一周期实际角度)+上一周期实际角度+电机零点/比例因子；

其中，比例因子＝齿轮比×编码器分辨率×电机方向/360

步骤8：WINDOWS系统的应用层将被控工业机器人目标角度转换为最终目标脉冲，并以EtherCAT总线的传输方式将最终目标脉冲通过被控工业机器人的伺服控制系统发送至电机，从而实现工业机器人的控制。

2.根据权利要求1所述的基于WINDOWS平台工业机器人运动控制方法，其特征在于：所述脉冲数据还包括跟踪误差；所述步骤7中最终目标角度的具体计算公式如下：

最终目标角度＝(当前周期目标角度-上一周期实际角度)+上一周期实际角度+跟踪误差+电机零点/比例因子。