基于can环网的模块化焊接机器人控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人自动化控制领域，特别是涉及一种基于CAN环网的模块化焊接机器人控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着工业生产对焊接质量和焊接效率要求的不断提高，以及满足改善工人工作环境、降低工人劳动强度的需求，焊接机器人在各种工业焊接场合得到了广泛的应用。多轴型焊接机器人具有机械结构紧凑、灵活性好、占用空间小和实时性好等优点。
[0003]随着工业局域网技术以及大型工业控制网络的发展，焊接自动化系统也正朝着模块化、网络化的方向发展。为适应这一发展趋势，最新的伺服系统都配置了 CAN总线、485总线等总线接口。这些接口的设置，显著地增强了伺服单元与其它控制设备间的互联能力，从而实现了焊接机器人伺服控制系统与控制中心以及其他网络节点之间的通信互联。模块化的设计不仅方便安装和维护，也降低了开发成本。
[0004]CAN通讯因其诸多的优势在机器人控制数据传输中得到了广泛应用，采用基于CAN环网的控制系统结构，可以根据需要便捷的增减控制模块的数量，具有良好的扩展功能;运行过程中，各控制模块互不干扰，具有可重组性、可替代性和高稳定性等特点;CAN环网将各个控制模块连接起来并形成封闭的环形控制网络，这种设计只需要一条主干线，在大大减少线缆数量，降低布线难度的同时，保证了控制网络可靠性，提高了整个系统的稳定性。
[0005]然而，现有技术中的焊接机器人控制系统的可靠性和实时性较差，成本较高，安装和维护难度较大。
【发明内容】
[0006]发明目的:本发明的目的是提供一种可靠性和实时性好、成本低、安装和维护方便的基于CAN环网的模块化焊接机器人控制系统及其控制方法。
[0007]技术方案:为达到此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]本发明所述的基于CAN环网的模块化焊接机器人控制方法，包括以下的步骤:
[0009]S1:示教器发出运动指令；
[0010]S2:主控制板按照运动指令计算焊接机器人各个轴对应的电机运动的位置、速度和力矩，并通过CAN环网传输至伺服电机控制板；
[0011]S3:伺服电机控制板将从主控制板得到的焊接机器人各个轴对应的电机运动的位置、速度和力矩通过CAN环网传输至伺服驱动器；
[0012]S4:伺服驱动器将控制信息通过CAN环网传输至伺服电机；
[0013]S5:伺服电机按照控制信息完成相应的动作。
[0014]进一步，所述伺服电机控制板上安装有多个CAN智能接口，其中，一个CAN智能接口连接两个伺服驱动器，采用嵌入式软件实现一个CAN通讯周期内的两个伺服驱动器之间的通讯。
[0015]进一步，示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机均采用全局广播的通信方式，在接收到CAN环网传输的数据时解析数据包的地址，判断是否是发给自己的，如果是则做进一步处理，否则就直接丢弃。
[0016]进一步，所述CAN环网采用单环双向的网络模型。
[0017]本发明所述的基于CAN环网的模块化焊接机器人控制系统，包括示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机，示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机之间通过CAN环网进行通讯；示教器生成运动指令，主控制板根据运动指令，通过其内部的核心芯片计算焊接机器人各个轴对应的电机运动的位置、速度和力矩，伺服电机控制板将焊接机器人各个轴对应的电机运动的位置、速度和力矩发送给伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机完成相应的动作。
[0018]进一步，所述伺服电机控制板上安装有多个CAN智能接口，其中，一个CAN智能接口连接两个伺服驱动器，采用嵌入式软件实现一个CAN通讯周期内的两个伺服驱动器之间的通讯。
[0019]进一步，示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机均采用全局广播的通信方式，在接收到CAN环网传输的数据时解析数据包的地址，判断是否是发给自己的，如果是则做进一步处理，否则就直接丢弃。
[0020]进一步，所述CAN环网采用单环双向的网络模型。
[0021]有益效果:本发明采用基于CAN环网的模块化控制系统及控制方法，可以根据系统需要，增减伺服电机控制板的数量，便于扩充功能;示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机各自独立工作，在运行时互不干扰，即使其中一个设备出现故障，由于CAN环网的设计，依旧可以保证系统的正常工作，提高了系统的稳定性和可靠性;采用模块化设计的控制系统开发周期短，故障率低;CAN环网只需要一条主干线，大大减少了线缆数量，提高了系统的实时性，降低了布线难度，节约了开发成本;此外，系统的安装和维护方便，难度小。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的方法流程图；
[0023]图2为CAN环网的结构示意图；
[0024]图3为伺服电机控制板的CAN智能接口的结构示意图；
[0025]图4为信号流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的介绍。
[0027]本发明公开了一种基于CAN环网的模块化焊接机器人控制系统，包括示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机，示教器、主控制板、伺服电机控制板、伺服驱动器和伺服电机之间通过CAN环网进行通讯。示教器生成运动指令，主控制板根据运动指令，通过其内部的核心芯片计算焊接机器人各个轴对应的电机运动的位置、速度和力矩，伺服电机控制板将焊接机器人各个轴对应的电机运动的位置、速度和力矩发送给伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机完成相应的动作。伺服电机控制板上安装有多个CAN智能接口，如图3所示，其中，一个CAN智能接口连接两个伺服驱动器，采用嵌入式软件实现一个CAN通讯周期内的两个伺服驱动器之间的通讯。
[0028]本系统中的CAN环网是单环双向的网络模型，如图2所示，同时配置适合的控制策略，当环网中任一节点或某处电缆断开时，整个网络依然能够正常通信。机器人各个轴的伺服电机的数据信息通过CAN智