《基于EtherCAT總線的六軸機(jī)器人控制系統(tǒng)研發(fā)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、碩士學(xué)位論文基于EtherCAT總線的六軸機(jī)器人控制系統(tǒng)研發(fā)作者姓名田世鵬學(xué)科專業(yè)控制理論與控制工程指導(dǎo)教師史步海教授所在學(xué)院自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年4月13日ResearchandDevelopmentofSix-axisRobotControlSystemBasedonEtherCATBusADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：TianshipengSupervisor：Prof.ShibuhaiSouthChinaUniversi

2、tyofTechnologyGuangzhou,China分類號(hào)：TP273學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于EtherCAT總線的的六軸機(jī)器人控制系統(tǒng)研發(fā)作者姓名：田世鵬指導(dǎo)教師姓名、職稱：史步海教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科專業(yè)名稱：控制理論與控制工程研究方向：工業(yè)機(jī)器人控制論文提交日期：2018年04月13日論文答辯日期：2018年06月04日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席：黃道平委員：史步海李向陽(yáng)孫宗海哀薇摘要進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)器人種類越來(lái)越多，機(jī)器人的應(yīng)用面也

3、越來(lái)越廣。國(guó)際機(jī)器人協(xié)會(huì)(IFR)的資料則顯示，中國(guó)已是全球最大的工業(yè)機(jī)器人制造國(guó)，供應(yīng)全球27%市場(chǎng)，同時(shí)也是最大的機(jī)器人消費(fèi)國(guó)，中國(guó)工廠2015年采購(gòu)工業(yè)機(jī)器人的支出超過(guò)30億美元。盡管機(jī)器人產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)水平與國(guó)外先進(jìn)公司的技術(shù)仍有很大差距，并且很多精密零部件，均依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)器人的研究起步晚，掌握的核心技術(shù)少，但近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)機(jī)器人工業(yè)的重視，我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了快速發(fā)展期。因此關(guān)于機(jī)器人系統(tǒng)的研究，對(duì)推動(dòng)我國(guó)發(fā)展工業(yè)和制造業(yè)具有深遠(yuǎn)的意義。本課題闡述了EtherCAT的組成、工作原理及通

4、信協(xié)議，并提出了一種創(chuàng)新型的伺服電機(jī)控制方案，并應(yīng)用于實(shí)踐。系統(tǒng)方案中使用全新XMC4800系列32位微控制器作為EtherCAT從站控制器（ESC），采用TwinCAT3和工業(yè)控制機(jī)(IPC)分別作為EtherCAT主站，與EtherCAT從站進(jìn)行多組通信測(cè)試與控制實(shí)驗(yàn)。采用具有豐富的引腳資源和強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程器件FPGA作為指令解析、脈沖分發(fā)和接收編碼器信息的核心器件。本課題創(chuàng)新性的提出將EtherCAT從站節(jié)點(diǎn)與FPGA伺服控制電路集成于一體，利用AltiumDesigner電路設(shè)計(jì)軟件繪制電路原理

5、圖，制作PCB板，焊接、調(diào)試硬件板卡，并設(shè)計(jì)軟件算法和程序配置。將本課題設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)和軟件配置作為新型伺服控制系統(tǒng)。XMC4800與FPGA之間通過(guò)SPI全雙工通信，F(xiàn)PGA還與伺服驅(qū)動(dòng)器CN1接口相連接。IPC或TwinCAT3通過(guò)EtherCAT通信下發(fā)控制指令等信號(hào)至XMC4800，F(xiàn)PGA通過(guò)SPI通信獲取該控制指令，并將控制指令解析成與伺服驅(qū)動(dòng)器匹配的脈沖信號(hào)和電平信號(hào)，同時(shí)接收伺服驅(qū)動(dòng)器返回的編碼器數(shù)據(jù)等信息，F(xiàn)PGA讀取返回?cái)?shù)據(jù)之后再通過(guò)SPI發(fā)回XMC4800，最終再通過(guò)EtherCAT通信反饋至IP

6、C或TwinCAT3。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)伺服電機(jī)的全閉環(huán)精確控制，控制精度高達(dá)0.072°，在機(jī)械臂中使用諧波減速裝置，將更大的提高控制精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案可提高工業(yè)機(jī)器人控制的穩(wěn)定性，快速性和精確性。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；EtherCAT；XMC4800；FPGA；控制系統(tǒng)IAbstractInthe21stcentury,withtheincreasingtypesofrobots,Applicationofrobotsiswidelyused.AccordingtotheInternationalFe

7、derationofRobotics(IFR),Chinahasbecometheworld'slargestindustrialrobotmanufacturingcountry,and27%globalmarketsuppliedbyChina.AndChinaalsoisthelargestrobotconsumer.Chinesefactoriesspentmorethan$3billiononindustrialrobotsin2015.Despitetherapiddevelopmentoftherobot

8、industry,domesticproductionlevelisstillinsufficientcomparedwithforeignadvancedtechnologycompanies.Andmanyprecisionpartsaredependentonimports.Therefore,thestudyofthero