【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉，尤其涉及一种基于ethercat通讯的机器人控制方法和控制系统。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，制造业开始向智能制造发展，而智能制造的发展离不开数字化设备的参与。在制造业的数字化设备有着诸多的通信协议，如modbus、tcp/ip、profinet、ethernet/ip等，但这些通信协议在高宽带、低延时、高同步上均有不足。工业机器人作为典型的数字化设备，对通信具有较高的要求，这些不足制约着工业机器人的控制系统性能及其发展。
2、现有技术主要是在linux系统或windows系统下搭建ethercat主站通讯协议模块，再通过ethercat协议与被控从站进行通讯，实现机器人控制，如图1所示。在linux系统实现机器人控制器，是在linux系统上部署ethercat主站，实现系统与机器人本体的数据传输，并在linux系统上编写机器人控制算法，实现机器人的运动控制，此时对实时性有高要求的ethercat通讯任务和其他低实时性的控制任务均由linux进行处理，实时性能较差，无法满足工业机器人必须的高速响应；并且由于cpu的多线程技术以及任务调度，会出现通讯任务占用了cpu所有资源，导致其他任务无法运行。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的主要目的在于提出一种基于ethercat通讯的机器人控制方法和控制系统，能够将实时任务与非实时任务分开执行，减轻了linux操作系统的负担，提高了系统资源利用率。通过对linux系统进行硬实时改造，使系统具备强
2、为实现上述目的，本专利技术实施例的第一方面提出了一种基于ethercat通讯的机器人控制方法，所述方法包括：
3、使用rt-preempt补丁对linux系统进行实时性改造；
4、安装igh master开源ethercat框架，并修改配置文件；
5、输入本系统网卡的mac地址，使本系统网卡作为ethercat主站；
6、将两个cpu内核隔离，使其他用户任务无法运行在两个cpu内核之上，同时将两个实时线程分别绑定到两个cpu内核上，其中，两个cpu内核包括内核0和内核1，所述实时线程包括通信线程、控制线程和应用线程，所述通信线程的优先级高于所述控制线程的优先级，所述控制线程的优先级高于所述应用线程的优先级，将所述通信线程和所述控制线程分别运行在内核0和内核1上。
7、在一些实施例，所述基于ethercat通讯的机器人控制方法应用于机器人控制系统，所述机器人控制系统包括应用层、控制层、通信层，所述应用层用于实现外部交互功能，所述控制层用于实现对机器人的控制，所述通信层用于通过ethercat收发数据。
8、在一些实施例，所述通信线程使用高精度定时器以1ms周期循环运行，实现主从站信息交换的功能，主站会接收到的机器人状态数据，从站接受控制指令，其中，所述状态数据包括机器人各个关节伺服器回传的伺服电机当前位置、当前速度、当前加速度及当前关节力矩；所述控制指令包括机器人各个关节的伺服电机的目标位置、目标速度和目标加速度。
9、在一些实施例，所述通信线程的优先级为实时优先级，并通过设置线程亲和，使所述通信线程运行在内核0上。
10、在一些实施例，所述通信线程中包含igh master框架中的头文件，在进行数据交换前先使用ethercat框架提供的api进行主从站的连接设置，完成包括过程数据条目的内存申请、过程数据域注册、fmmu总线存储器管理单元配置、主站申请、分布式时钟的设置。
11、在一些实施例，所述控制线程用于完成机器人的运动学计算和关节控制，所述控制线程的优先级为实时优先级，并通过设置线程亲和，使所述控制线程运行在内核1上。
12、在一些实施例，所述控制线程使用高精度定时器以1ms周期循环运行，当所述通信线程到达通信周期时，所述通信线程能够抢占控制线程进行数据交换。
13、在一些实施例，所述应用线程为非实时线程，同时不设置线程亲和，或者设置亲和则需要设置在未被隔离的内核上。
14、为实现上述目的，本专利技术实施例的第二方面提出了一种控制系统，所述控制系统包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法。
15、为实现上述目的，本专利技术实施例的第三方面提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法。
16、本专利技术提出的基于ethercat通讯的机器人控制方法和控制系统,通过使用rt-preempt补丁对linux系统进行实时性改造；安装igh master开源ethercat框架，并修改配置文件；输入本系统网卡的mac地址，使本系统网卡作为ethercat主站；将两个cpu内核隔离，使其他用户任务无法运行在两个cpu内核之上，同时将两个实时线程分别绑定到两个cpu内核上，其中，两个cpu内核包括内核0和内核1，实时线程包括通信线程、控制线程和应用线程，通信线程的优先级高于控制线程的优先级，控制线程的优先级高于应用线程的优先级，将通信线程和控制线程分别运行在内核0和内核1上。基于此，本专利技术实施例的基于ethercat通讯的机器人控制方法能够将实时任务与非实时任务分开执行，减轻了linux操作系统的负担，提高了系统资源利用率。通过对linux系统进行硬实时改造，使系统具备强实时性和快速响应能力，同时将任务分为实时任务和非实时任务，并放在不同的层级，保证系统的实时性、稳定性、兼容性和拓展性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于EtherCAT通讯的机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于EtherCAT通讯的机器人控制方法应用于机器人控制系统，所述机器人控制系统包括应用层、控制层、通信层，所述应用层用于实现外部交互功能，所述控制层用于实现对机器人的控制，所述通信层用于通过EtherCAT收发数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信线程使用高精度定时器以1ms周期循环运行，实现主从站信息交换的功能，主站会接收到的机器人状态数据，从站接受控制指令，其中，所述状态数据包括机器人各个关节伺服器回传的伺服电机当前位置、当前速度、当前加速度及当前关节力矩；所述控制指令包括机器人各个关节的伺服电机的目标位置、目标速度和目标加速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信线程的优先级为实时优先级，并通过设置线程亲和，使所述通信线程运行在内核0上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信线程中包含IgH Master框架中的头文件，在进行数据交换前先使用EtherC
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制线程用于完成机器人的运动学计算和关节控制，所述控制线程的优先级为实时优先级，并通过设置线程亲和，使所述控制线程运行在内核1上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制线程使用高精度定时器以1ms周期循环运行，当所述通信线程到达通信周期时，所述通信线程能够抢占控制线程进行数据交换。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应用线程为非实时线程，同时不设置线程亲和，或者设置亲和则需要设置在未被隔离的内核上。
9.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的基于EtherCAT通讯的机器人控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的基于EtherCAT通讯的机器人控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于ethercat通讯的机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于ethercat通讯的机器人控制方法应用于机器人控制系统，所述机器人控制系统包括应用层、控制层、通信层，所述应用层用于实现外部交互功能，所述控制层用于实现对机器人的控制，所述通信层用于通过ethercat收发数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信线程使用高精度定时器以1ms周期循环运行，实现主从站信息交换的功能，主站会接收到的机器人状态数据，从站接受控制指令，其中，所述状态数据包括机器人各个关节伺服器回传的伺服电机当前位置、当前速度、当前加速度及当前关节力矩；所述控制指令包括机器人各个关节的伺服电机的目标位置、目标速度和目标加速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信线程的优先级为实时优先级，并通过设置线程亲和，使所述通信线程运行在内核0上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信线程中包含igh master框架中的头文件，在进行数据交换前先使用ethercat框架提供的api进行主从站的连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁艳阳，孙伟霖，石峰，黄子健，钟铭溪，于子竣，黄永伟，吕洪妃，谢文轩，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。