基于EtherCAT的工業(yè)機器人控制器通信系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，生產(chǎn)制造業(yè)的自動化、智能化水平的逐步提高，工業(yè)機器人也得到越來越廣泛的應(yīng)用，同時機器人系統(tǒng)對實時響應(yīng)、信息處理的要求也不斷提高。機器人控制器是機器人的“大腦”，鑒于以工業(yè)控制計算機為核心的工業(yè)機器人控制器存在硬件資源不能充分利用、體積偏大、成本高等不足，受南京某機電股份公司委托，由南京工程學(xué)院自動化學(xué)院和東南大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置研究所合作研發(fā)以嵌入式處理器為核心的工業(yè)機器人控制器。根據(jù)導(dǎo)師的安排，本學(xué)位論文工

2、作內(nèi)容為獨立負(fù)責(zé)設(shè)計和研制基于EtherCAT的工業(yè)機器人控制器通信系統(tǒng)。
　　機器人控制器通信系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中組建通信網(wǎng)絡(luò)，其工作的速度與穩(wěn)定性決定了機器人性能的優(yōu)劣，通信系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)乎整個機器人的運作情況。針對控制器通信系統(tǒng)的設(shè)計要求，本學(xué)位論文設(shè)計了基于EtherCAT的工業(yè)機器人控制器通信系統(tǒng)，對進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)機器人控制器，提高國內(nèi)產(chǎn)品的競爭力，具有積極意義。
　　本文首先對機器人控制器通信系統(tǒng)的通訊總線和實時操作系

3、統(tǒng)進(jìn)行深入研究，分析課題設(shè)計需要，對工業(yè)機器人控制器通信系統(tǒng)總體設(shè)計進(jìn)行方案論證，提出基于EtherCAT的工業(yè)機器人控制器通信系統(tǒng)。然后提出本系統(tǒng)的硬件方案，明確圍繞兩個AM335X為核心進(jìn)行設(shè)計，并使用DPRAM進(jìn)行微處理器間通信，設(shè)計了包括DPRAM電路、通信接口電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路、人機交互電路等部分的硬件電路，并完成功能模塊電路的焊接、調(diào)試以及系統(tǒng)的硬件聯(lián)調(diào)。接著在硬件基礎(chǔ)上完成機器人控制器通信系統(tǒng)的軟件平臺設(shè)計，搭建Xenom

4、ai/Linux的實時操作系統(tǒng)，構(gòu)建具有較高實時性和時間精度的底層環(huán)境系統(tǒng)軟件平臺，經(jīng)測試本操作系統(tǒng)實時任務(wù)調(diào)度可達(dá)us數(shù)量級，具有優(yōu)異的實時性。然后基于EtherCAT工業(yè)機器人控制器通信系統(tǒng)的軟件平臺，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括DPRAM硬件驅(qū)動程序設(shè)計、EtherCAT協(xié)議棧移植、系統(tǒng)通信協(xié)議制定、解釋器軟件設(shè)計以及應(yīng)用層軟件設(shè)計等，實現(xiàn)通信系統(tǒng)的基本功能。最后完成通信系統(tǒng)的測試程序設(shè)計，按照通信系統(tǒng)與EtherCAT從站的通信和通