轻量一体化机器人关节的SPI通信及EtherCAT通讯研究  

A study of lightweight integrated robot joints based on SPI and EtherCAT communication

作　　者：宋孙浩[1] 郑天江[1] 张驰[1] 陈庆盈 杨桂林[1] SONG Sun-hao;ZHENG Tian-jiang;ZHANG Chi;CHEN Qing-ying;YANG Gui-lin

机构地区：[1]中科院宁波材料技术与工程研究所

出　　处：《制造业自动化》2019年第8期41-46,共6页Manufacturing Automation

基　　金：宁波市国际合作项目(2017D10023);宁波市工业类重大专项(2017B10012);中科院重点部署项目(KGZD-EW-608);宁波市创新团队(2016B10016)等项目支持

摘　　要：轻量一体化机器人具有安全、柔顺以及能够与人协作等特点,成为机器人的主要发展方向之一,通常此类机器人由多个关节模块组成,关节模块之间的通讯实时性和通讯速度则是保证机器人控制性能的关键。现有的机器人关节模块设计通常直接采用CAN总线来传输各个关节的数据,但是由于CAN总线的协议限制,很难在各个运动控制轴之间实现大量数据的传输;此外,现有的轻量一体化机器人驱动器和控制器往往采用集成化设计,用户很难进行复杂的控制算法研究。为了避免上述问题,将驱动和控制模块进行分开设计,并提出了新型的SPI通讯算法,实现驱动和控制模块的高速通讯,此外为了提高各个关节间的通讯实时性与准确性,本文研究了基于EtherCAT总线的同步技术。实验测试表明本文提出的SPI总线通讯速率可以达到8kHz,丢包率小于3×10^-6,EtherCAT总线通讯速率可以达到4kHz,周期时间稳定,抖动小。因此提出的SPI总线通讯技术与EtherCAT总线同步技术具有可靠性高、实时性强等特点,具有广阔的应用前景。

关 键 词：运动控制器 ETHERCAT 时钟同步 SPI通信 实时 

分 类 号：TP241.2[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]