一种用于6自由度并联机器人的专用运动控制器硬件平台

摘要

本发明公开了一种用于6自由度并联机器人的专用运动控制器硬件平台，一方面采用总线方式实现对多个电机的控制，具体的底层驱动由智能设备完成，有效地保证控制精度，并能够对设备状态、故障等进行实时检测，具有良好的一致性和可扩展性；另一方面，外部传感器的采样功能由辅助功能芯片FPGA来完成，而作为主控芯片的ARM微控制器则只是在需要的时候通过外部接口获取需要的数据，这样的功能分配能有效的降低主控芯片的开销，将更多的资源用于控制系统安全性和精确的控制；另外，在运动控制器中集成了6自由度并联机器人的运动学算法，能使专用运动控制器在各种场合通过简单命令实现对机构的控制并获取必要的数据。

主权项

一种用于6自由度并联机器人的专用运动控制器硬件平台，包括输入输出模块、上位机通讯模块、采样模块、CAN总线模块、ARM微控制器与FPGA信息传输模块、数据存储模块、FPGA逻辑模块、ARM微控制器模块：所述输入输出模块用于实现对外部器件的开关量控制；所述上位机通讯模块用于所述ARM微控制器与上位机进行信息交互；所述采样模块包括限位开关采样单元，所述限位开关采样单元用于获取电动缸上下限位开关器件的开关量信号；所述CAN总线模块作为ARM微控制器与伺服驱动器连接的接口单元，通过信号线与伺服驱动器连接，用于实现以所述ARM微控制器和6台伺服驱动器组成的CAN总线网络的信息交互；所述ARM微控制器与FPGA信息传输模块包括数据交互单元，所述数据交互单元采用SPI通讯方式，实现ARM微控制器与FPGA之间的数据交互；所述数据存储模块用于保存控制系统的部分关键参数，采用I²C通信方式完成数据的交互；所述FPGA逻辑模块对所述采样模块获得的数据进行处理后，通过所述ARM微控制器与FPGA信息传输模块实现与所述ARM微控制器模块的信息交互；所述ARM微控制器模块通过所述上位机通讯模块与上位机连接，接收上位机的命令，并通过所述ARM微控制器与FPGA信息传输模块、所述CAN总线模块获取信息，然后通过所述CAN总线模块对伺服驱动器进行控制；在CAN总线模块中，所述ARM微控制器为CAN总线网络中的主站，六台伺服驱动器作为CAN总线网络中独立的六个从站，其特征在于，所述CAN总线模块是以CANopen协议作为高级应用层协议，实现整个总线网络信息交互，包括如下功能：1)所述主站，可分别控制所述从站的包括速度、加速度、运动量在内基本运动参数；根据需要可以对所述从站发送同步信号，以实现同步运动；2)所述主站，可对所述从站的基本CANopen参数进行设定；3)所述主站，可以控制所述从站进入各种不同的状态；4)所述从站，分别发送伺服电机绝对编码器值给所述主站，供主站中各种功能模块及相关算法使用；5)所述从站，分别发送各台驱动器及电机的状态给所述主站，发送的状态包括电机的电流、力矩、速度、驱动器状态、驱动器错误描述、总线状态。