GB/T32197-2015
机器人控制器开放式通信接口规范
Robotcontrolleropencommunicationinterfaceprofile
- 中国标准分类号（CCS）J28
- 国际标准分类号（ICS）25.040.30
- 实施日期2016-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数41页
- 文件大小690.11KB
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机器人控制器开放式通信接口规范
国家标准 GB/T32197一2015 机器人控制器开放式通信接口规范 Robotcontroleropeneommunicationinterfaceprofile 2015-12-10发布 2016-07-01实施 中毕人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中 国国家标准化管厘委员会国家标准
GB/T32197一2015 目 次 前言 引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 机器人控制器通信接口模型 复杂数据结构对象 设备属性对象 运动功能对象 输人输出功能对象 控制对象 l0 26 PDo映射 2: 11程序管理对象 附录A资料性附录双机器人协调控制应用 垂垂? 参考文献
GB/T32197一2015 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由机械工业联合会提出
本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口
本标准主要起草单位;科学院自动化研究所、北京机械工业自动化研究所、北京航空航天大学、 沈阳新松机器人自动化股份有限公司、北京信息科技大学 本标准主要起草人;景奉水,谭民、杨书评,刘颖,黎晓东、王思斯,黄民、陈友东,徐方
GB/T32197一2015 引 言 建立机器人控制器开放式通信接口规范,具有如下两方面意义 a)如果由两个不同机器人设备厂商提供的设备需要通信,那么需要对方提供设备通信接口文件 而这些文件在形式上或者采用的术语可以有很大不同
通信接口规范就是要在功能和形式上 标准化设备互联的接口
通过采用这种方法,所有机器人设备厂商在制订设备通信接口文件 时采用相似形式,这样降低了系统集成的难度
采用通信接口规范的设备另一个优势是指导厂商生产标准化机器人控制器
标准化设备有众 多优点,但是最重要的理念是在进行系统集成时不依赖于特定设备
如果一个设备制造商不 能提供满足特定的应用需求,系统设计者可以选用另外一家设备提供商的产品
另一方面,设 备制造商也无需为每个用户制订专门协议 机器人控制器开放式通信接口规范定义一类标准设备功能的通信接口
标准设备功能分为强制功 能和可选功能两类
每个支持本规范的设备都应支持强制功能
例如,支持该标准的机器人控制器提 供了“快停”功能来停止机器人操作
由于这一功能是强制的,任何支持开放式机器人控制器接口规范 的控制器接收到相同信息后都会马上停止机器人操作
通过在接口规范中定义可选功能,对设备的标 准化功能进行扩展
这种可选功能不强制所有设备都实现
然而,如果设备具有这种可选功能,那么它 必须遵循本标准规定的方式,以确保所有设备制造商以同样的方式提供扩展功能
接口规范也为设备制造商预留了设备的特殊功能接口
这是因为不论本标准做得多么详尽,都无 法预知设备需要具备的全部功能
这一机制保证了本标准在短期内不会过时
总之,通过定义设备强制功能来保证基本的操作;通过定义设备可选功能,建立了一定程度的柔性; 通过预留设备的功能接口,制造商不会被过时的标准所束缚
通过本标准的实施,可使机器人控制器用 户,机器人控制器集成商和机器人控制器生产商三者均受益
GB/T32197一2015 机器人控制器开放式通信接口规范 范围 本标准规定了机器人控制器的开放式通信接口模型和规范
本标准适用于通过基于对象字典的高速现场总线,例如以太网POwERIINK,与其他设备构成生 产线的机器人控制器
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T27960以太网P(wERLINK通信行规规范 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 通信接口 comunicationinterface -组规范进行工作的电路
经过通信接口可使一个设备与另一个设备进行数据交换 3.2 机器人控制器robotcontroller 与机器人本体相连,接收用户指令,并控制机器人本体动作的装置
3.3 通信对象 commuication objeet 网络传输的信息单元
机器人控制器同外部的交换数据包含在通信对象中 3.4 过程数据对象preessdataobjeet;PDo -种不需确认的服务信息,用于快速传输控制器实时数据
3.5 服务数据对象sericedataobjeet;SDo -种需要确认的服务信息,用于配置控制器行为,以适应不同应用
3.6 对象字典objecetdietionary 设备内的一个可通过网络访问的有序对象组,每个对象拥有一个16位的索引
注:对象字典及其属性的定义参考GB/T27960中的9.2 机器人控制器通信接口模型 4.1机器人控制器模型 机器人控制器是与机器人本体相连,接收用户指令,并控制机器人本体动作的装置
机器人控制器
GB/T32197一2015 上设有远程和本地工作模式选择开关,具备远程和本地两种工作模式
如图1所示,在远程模式下,设 备仅接收来自远程通信网络的命令信息并执行相应操作,但可通过远程网络或者本地通信网络发送状 态信息;在本地工作模式下,设备仅接收来自本地网络的命令信息,但可通过远程网络或者本地通信网 络发送状态信息
在同一时间,两种工作模式只能选一 机器人控制器 工作馍式 开笑 远 本地 远私 模式 模式 机器人本体及其环境 图1机器人控制器模型 远程通信网络与本地通信网络在物理上是分离的
典型的远程通信网络如工业以太网,CAN等
控制器通过远程通信网络连接PrLc,工业计算机或者其他机器人控制器
典型的本地通信网络如 Rs232.,以太网等
控制器通过本地网络连接手控盒等操控装置
不论是远程通信还是本地通信,都 可与机器人控制器的应用对象相关联,来控制机器人本体和相关工具装置的动作,获取机器人及其所处 环境的状态
4.2机器人控制器开放式通信接口模型 个采用现场总线的机器人控制器远程通信接口模型如图2所示
机器人控制器在设备状态机的 控制下,外部主控设备的命令和数据通过总线通信接口,进人机器人控制器
如果每个机器人设备商采 用不同机器人控制器通信规范,即使采用同一种总线,来自不同设备商的机器人远程通信接口也是互不 兼容的,这为机器人系统集成带来了许多不便,增加了用户的培训和使用成本
为解决这个问题,机器 人控制器就需要具有一种开放的标准化通信接口 基于对象字典的通信接口规范,如CANOPEN和以太网POwERLINK等,由于其开放性优势获 得了广泛应用
基于对象字典的机器人控制器通信接口,被称作机器人控制器开放式通信接口
本文 件从设备互联角度规定了与机器人远程通信相关的对象
基于对象字典的机器人控制器远程通信模 型,也就是机器人控制器开放式通信接口模型
外部主控设备按照机器人控制器的开放式通信接口规 范向控制器发送运动命令或者输人/输出命令,接收控制器状态和输人信息
GB/T32197一2015 现场总线 机器人控制器远程通信模式 基于对象字典的总线通信接口 机器人控制器功能 设备状态机 运动功能 输入/输出功能 工作空 关节空 间插补 D/DO AI/Ao 间插补 模式 模式 机器人本体 与环境 图2机器人控制器远程通信接口模型 复杂数据结构对象 为表示机器人位姿,对象0080h定义了复杂数据结构POsE
定义见表1
表1复杂数据结构POSE 0080h 对象类型 DEFSTRUCT 索引 名称 POSE 子索引 成员名称 数据类型 取值 00h Number(OfEntries 06h UNSGNED8 01h X_F32 REAL32 02h Y_F32 REAL.32 03h ZF32 REAL32 04h XAngle_F32 REAL32 05h YAngleF32 REAL32 06h ZAngleF32 REAL32
GB/T32197一2015 设备属性对象 与机器人控制器设备属性有关的字典对象如表2所示
表2与设备属性有关的字典对象 索引 对象类型 设备属性 数据类型 访问 M/O 设备类型 UNSIGNED32 M 1000h VAR const 机器人类型 ro VISIBLESTRING 6402h VAR VIsBLEsTRING VAR 机器人铭牌号 6403h ro 6404h VAR VISIBLESTRING 机器人制造商名称 ro 6405h VAR 机器人网址 VISIBLESTRING ro 6406h VAR 机器人校正日期 VISIBLESTRING rO 6407h VAR 机器人服务周期 UNSGNED32 6410h RECORD 机器人数据 制作商定义 ro 控制器类型 6502h VAR VISIBLESTRING ro VIsIBLESTRING VAR 控制器铭牌号 6503h ro 6504h VAR VISIBLESTRING 控制器制造商名称 ro 6505 VAR 控制器网址 VI1SIBLESTRING ro 6506h VAR 控制器校正日期 VISIBLESTRING ro 6507h VAR 控制器服务周期 UNSIGNED32 6510h RECORD 控制器数据 制作商定义 ro 6.1对象1000h;设备类型 对象100oh说明了设备的类型和功能
在设备初始化期间,由设备固件设置该对象的值
定义见 表3
表3对象1000h 索引 1000h 对象类型 VAR 名称 NMT_DeviceTypeU32 数据类型 类别 UNSGNED32 UNsIGNED32 取值范围 访间 const 缺省值 PDo映射 No No NMT_DevieeType_U32值的含义见表4
GB/T32197一2015 表4NMr_DeiceIype_U32值的含义 MSB L.SB 字节 附加信息 5243h NMT_DeviceeType_U32包含两个18比特字段，一个字段用于说明设备行规,用机器人控制器(Ro botControler)英文首字母“RC”对应的ASC码5243h表示;另外一个字段给出了关于设备可选功能 的附加信息,用机器人控制器控制的轴数表示
6.2对象6402h机器人类型 对象6402h存有机器人类型
定义见表5
表5对象6402h 索引 6402h 对象类别 VAR 名称 RC_RobotTypeVS 数据类型 VISBAESTRING 类别 取值范围 访间 No ro 缺省值 PDo映射 No No 6.3对象6403h;机器人铭牌号 对象6403h存有机器人的铭牌号
定义见表6
表6对象6403h 6403h 对象类别 VAR 索引 RcRobotCatologNumberVS 名称 数据类型 VISBALESTRING 类别 取值范围 No 访问 ro 缺省值 No PD0映射 No 6.4对象6404h,机器人制造商名称 对象6404h存有机器人的制造商名称
定义见表7
表7对象6404h 索引 对象类别 6404h VAR RCRobotManuacturerVs 名称 VISIBLESTRING 数据类型 类别 取值范围 访问 No ro 缺省值 No PDO映射 No
GB/T32197一2015 6.5对象6405h;机器人网址 对象6405h存有机器人的网址
定义见表8.
表8对象6405h 索引 6405h 对象类别 VAR 名称 RCRobotAdrress_VS 数据类型 类别 VISBALESTRING 取值范围 访间 No ro 缺省值 PDo映射 No No 6.6对象6406h;机器人校正日期 对象6406h存有机器人校正日期
定义见表9
表9对象6406h 对象类别 索引 6406h VAR 名称 RC_RobotCalirationDate_VS 数据类型 VISBALESTRING 类别 NG 取值范围 访问 ro 缺省值 No PDO映射 No 对象6407h.机器人服务周期 6.7 对象6407h存有机器人正常服务周期,单位为小时
超过这个周期,机器人即需要维护
定义见 表10
表10对象6407h 索引 6407h 对象类别 VAR 名称 RC_ServieePeriod_U32 类别 数据类型 UNSIGNED32 取值范围 No 访间 T 缺省值 PDo映射 No No 6.8对象6410h;机器人数据 对象641oh存有制造商提供的机器人信息,信息的结构由制造商手册给出
定义见表11
GB/T32197一2015 表11对象6410h 641oh REcoRD 索引 对象类别 REc 名称 Rc_RobotData" 数据类型 制造商定义 类别 取值范围 访问 No ro No PDO映射 缺省值 6.9对象6502h控制器型号 对象6502h存有控制器型号
定义见表12
表12对象6502h 索引 6502h 对象类别 VAR 名称 RC_ControllerType_VS 数据类型 VISBALESTRING 类别 取值范围 No 访问 ro 缺省值 No PDO映射 No 6.10对象6503h;控制器铭牌号 对象6503h存有机器人控制器的铭牌号
定义见表13
表13对象6503h 索引 对象类别 6503h VAR 名称 RC_ControllerCatologNumber_VS VIsBALEsTRING 数据类型 类别 取值范围 访问 No ro 缺省值 P0映射 No No 6.11对象6504h控制器厂商 对象6504h存有控制器厂商
定义见表14 表14对象6504h 索引 对象类别 6504h VAR 名称 RCControllerManufacturer_VS 类别 数据类型 vIsBALEsTRING 访问 取值范围 No T0 缺省值 No P0映射 No
GB/T32197一2015 6.12对象6505h;控制器网址 对象6505h存有控制器网址
定义见表15
表15对象6505h 索引 6505h 对象类别 VAR 名称 RC_ControllerAdrress_VS 数据类型 类别 VISBALESTRING No 取值范围 访问 TrO 缺省值 PDo映射 No No 6.13对象6506h;控制器校正日期 对象6506h存有机器人校正日期
定义见表16 表16对象6506h 65o6h vAR 索引 对象类别 Re.ContolecadloeNumber
vs 名称 VISBALESTRING 数据类型 类别 取值范围 访问 No ro No 缺省值 PD0映射 No 6.14对象6507h;控制器服务周期 对象6507h存有控制器正常服务周期,单位为小时
超过这个周期,控制器需要维护
定义见 表17
表17对象6507h 索引 6507h 对象类别 VAR 名称 RCControllerServicePeriodU32 数据类型 UNSIGNED32 类别 取值范围 No 访问 ro 缺省值 No PD0映射 No 6.15对象6510h;控制器数据 对象651oh存有制造商提供的机器人控制器信息,信息的结构由制造商手册给出
定义见表18
GB/T32197一2015 表18对象6510h 索引 对象类别 REcoRD 651oh REc 名称 RC_ControllerData 数据类型 制造商定义 类别 取值范围 访问 No TO 缺省值 PDo映射 No No 运动功能对象 运动功能是机器人的基本功能
机器人控制器开放式通信接口支持两类运动模式;笛卡尔空间运 动和关节空间运动模式
两者之间的关系如图3所示
若设定运动模式对象606oh为笛卡尔空间运动 模式,则机器人控制器从字典对象6078h读取机器人笛卡尔坐标系下的位姿,然后根据工作空间轨迹生 成参数,生成基座坐标系的目标位置6079h,再由关节空间转化器根据机器人运动学参数转化到关节空 间目标位置607Ah,最后通过关节空间轨迹生成器,转化成伺服命令位置60F2h,发送到伺服控制模块
若设定运动模式对象6060h为关节尔空间运动模式,则机器人控制器将直接从关节空间目标位置 607Ah中读取数据,转化成伺服命令位置6oF2h
运动模式 选择 6060h 笛卡尔空间 前卡尔空间 轨迹生成器 轨迹生成器参数 羊 何服 关节空间 关节空何 关节空间 何服控制模块 -运动学参数 控制输出- 标在置 轨证生成# 转换器 命令位置 浙焙 6OF2h 机器人控制器运动功能接口 图3机器人控制器运动模式 与本章有关的字典对象见表19
GB/T32197一2015 表19与运动相关的字典对象 索引 对象类型 数据类型 名称 属性 M/O 6060h VAR RC_MotionMode_I8 INTEGER8 M rw 607Ah ARRAY RC_JointTargetPosition_R32 REAL32 rw REAI32 ro 607Bh ARRAY RC_JointRealPosition_R32 RcworkT POSE P(O)SE M VAR 6078h rw TargetPose 607Ch VAR RCworkRealPosePOSE P(OSE 6079h VAR RCc_MeehTargetPose_POSE POSE rw 607Dh VAR RC_MechRealIPose_POSE POSE 60F2h VAR RCJointCommandPositionI32 INTEGER32 ro 7.1对象6060h;运动模式 对象606oh用于设定运动模式
定义见表20
表20对象6060h 索引 对象类别 VAR 6060h 名称 RRC_MotionMode_I8 数据类型 INTEGER8 类别 M NTEGER8 取值范围 访问 rw 缺省值 P0映射 No Def 运动模式的数据说明定义见表21
表21运动模式 数值 说明 设备制造商定制模式 一l一128 保留 关节空间运动模式 笛卡尔空间运动模式 3127 保留 7.2对象607Ah关节空间目标位置 对象607Ah存有机器人关节空间目标位置
定义见表22
l0
GB/T32197一2015 表22对象607Ah 索引 607Ah 对象类型 ARRAY 名称 RCJointTargetPosition_R32 M 数据类型 浮点数 类别 子索引00h:NumberOfEntries的详细含义见表23
表23子索引00h 子索引 00h 名称 NumberOfEntries 数据类型 类别 M UNSIGNED8 取值范围 访问 1一254 rO 缺省值 PDo映射 opt 子索引00h的数值对应机器人的轴数,由设备制造商设置
子索引o1h~FEh;关节位移,定义见表24
表24子索引01hFEh 01h~FEh 子索引 名称 数据类型 REAL.32 类别 Cond 取值范围 REAL32 访问 rw 缺省值 PD0映射 M 数组中的每个子索引都对应于一个关节轴位移
对于旋转轴来说,位移单位为弧度或者度,由设备 制造商规定;对于平移轴来说,位移单位为mm. 7.3对象607Bh;关节空间实际位置 对象607Bh存有机器人关节实际位置
定义见表25
表25对象607Bh 607Bh ARRAY 索引 对象类型 R32 Rc" 名称 JointRealPosition_l 数据类型 浮点数 类别 M 子索引00h:NumberOfEntries的含义说明见表26
1l1
GB/T32197一2015 表26子索引00h 子索引 00h 名称 Number(OfEntries 数据类型 UNSIGNED8 类别 M 取值范围 1~254 访问 ro 缺省值 PD0映射 opt 子索引00h的数值对应机器人的轴数,由设备制造商设置 子索引01h一FEh;关节位移,定义见表27
表27子索引01hFEh 子索引 01hFEh 名称 数据类型 REAL.32 类别 Cond 取值范围 REAL32 访问 ro M 缺省值 PD0映射 数组中的每个子索引都对应于一个关节轴位移
对于旋转轴来说,位移单位为弧度或者度,由设备 制造商规定;对于平移轴来说,位移单位为mm 7.4对象6078h;用户坐标系下机器人目标位姿 对象6078h存有由用户指定坐标系下机器人目标位姿
用户坐标系由用户设置
定义见表28
表28对象6078h 6078h 索引 对象类型 VAR Rc P(O)sE 名称 _wakTurelRaee P(OsE 数据类型 类别 取值范围 访问 rw 缺省值 PD0映射 opt 7.5对象607Ch;用户坐标系下机器人实际位姿 对象607Ch存有由用户指定坐标系下机器人实际位姿
用户坐标系由用户设置
定义见表29. 12
GB/T32197一2015 表29对象607Ch 索引 对象类型 VAR 607Ch 名称 Rc_workRealPose_POsE P(OsE 数据类型 类别 取值范围 访问 TO 缺省值 PDo映射 opt 7.6对象6079h:机座坐标系下机械接口目标位姿 对象6079h存有机座坐标系下机械接口的目标位姿
定义见表30. 表30对象6079h 6079h 对象类型 VAR 索引 Rc_MeehTargetPosePOSE 名称 数据类型 POSE 类别 取值范围 访问 rw 缺省值 PDO映射 opt 7.7对象607Dh:机座坐标系下机械接口实际位姿 对象607Dh存有机座坐标系下机械接口的实际位姿
定义见表31
表31对象607Dh 索引 607Dh 对象类型 VAR 名称 RRC_MechRealPose_POSE 数据类型 POSE 类别 取值范围 访问 ro 缺省值 PDO映射 opt 7.8对象60r2h伺服命令位置 对象60F2h存有机器人关节命令位置
定义见表32 表32对象60F2h 索引 对象类型 60F2h ARRAY 名称 RRC_JointCommandPosition_I32 数据类型 浮点数 类别 M 13
GB/T32197一2015 子索引00h;NumberOfEntries的定义见表33
表33子索引00h 子索引 00h 名称 NumberOEntries M 数据类型 UNSIGNED8 类别 取值范围 l254 访问 ro 缺省值 PDO映射 opt 子索引0oh的数值对应机器人的轴数,由设备制造商设置
子索引o1hFEh:关节位移,定义见表34
表34索引01hFEh 子索引 01h~FEh 名称 NTEGER32 数据类型 类别 M NTEGER32 访问 取值范围 rw PD0映射 缺省值 opt 数组中的每个子索引都对应于一个电机轴位移,单位为电机码盘计数单位
输入输出功能对象 与本章有关的字典对象见表35
与输入输出相关的字典对象 表35 索引 对象类型 数据类型 属性 M/0 名称 60FDh ARRAY UNsIGNED32 Rc_Digitallnpur_S16 rw 6oFEh ARRAY UNsIGNED32 RC_Digitaloutput_sI6 rw 6401h ARRAY RCAnaloglnputS16 INTGER16 rw ARRAY RC_AnalogOutput_S16 6402h INTEGER16 rw 8.1数字量输入输出对象 8.1.1对象60FDh;数字量输入 对象60FD指示控制器数字量输人
定义见表36.
14
GB/T32197一2015 表36对象60FDh 索引 对象类别 60FD ARRAY 名称 RC_Digitallnput_U32 UNSIGNED32 数据类型 类别 子索引00h:NumberOEntries的定义见表37
表37子索引0Oh 子索引 00 名称 Number(OfEntries UNSGNED8 数据类型 类别 M 01h一FEh 取值范朋 访问 rw 缺省值 06h PD0映射 No 子索引o1h一FEh;Digitalnput的定义见表38
表38子索引01hFEh 子索引 0lh 名称 Digitalnput UNsIGNED32 数据类型 类别 M UNsIGNED32 取值范围 访问 rw 缺省值 PD0映射 Opt 数据说明见表39
表39数据说明 31 16 15 设备制造商定制 保留 负向关节 正向关节 限位开关 限位开关 MSB L.SB 8.1.2对象60FEh;数字量输出对象 对象6oFE指示控制器数字量输出
定义见表40
表40对象60FEh 索引 对象类别 60FEh ARRAY 名称 Rc_D)igitalOupuARRAY UNsIGNED32 数据类型 类别 15
GB/T32197一2015 子索引00h:NumberOEntries的定义见表41
表41子索引0Oh 子索引 00h NummberoEntries 名称 M 数据类型 UNSIGNED8 类别 取值范围 01h一FEh 访问 rw 06h 缺省值 PDo映射 No 子索引o1h~FEh;DigitalOutput的定义见表42.
表42子索引01h~FEh 子索引 01h 名称 Digitallnput M 类别 取值范围 rw UNSIGNED32 访问 Opt 缺省值 PDO映射 数据说明见表43
表43 数据说明 1615 设备制造商定制 保留 抱闸开关 MSB L.SB 8.2模拟量输入输出对象 8.2.1对象6401h;模拟量输入 对象6401h指示控制器模拟量输人,定义详见表44
表44对象6401h 索引 对象类型 6401h ARRAY 名称 RC_AnalogInput_Il6 数据类型 浮点数 类别 M 子索引0oh的数值对应控制器的模拟量输人数目,由设备制造商设置
定义见表45
l6
GB/T32197一2015 表45子索引00h 子索引 00h Nwumbeo1Eurie 名称 UNSIGNED8 数据类型 类别 M 取值范围 访问 254 ro 缺省值 PDo映射 opt 子索引01h一FEh对应单个模拟量输人值,定义见表46.
表46子索引01h~FEh 01hFEh 子索引 名称 数据类型 INTE(GER16 类别 Cond 取值范围 INTEGER16 访问 rw 缺省值 PDO映射 Opt 数组中的每个子索引都对应于一个模拟量数,单位由设备制造商设置 8.2.2对象6411h;模拟量输出 对象641lh指示控制器模拟量输出
定义见表47
表47对象6411h 索引 641lh 对象类型 ARRAY 名称 RC_Analog(Output_ll6 M 数据类型 浮点数 类别 子索引0oh;NumberOfEntries的定义见表48.
表48子索引00h 子索引 00h 名称 NumberOEntries 数据类型 类别 M UNSIGNED8 取值范围 访问 0一254 rO 缺省他 PD0映射 opt 子索引00h的数值对应控制器的模拟量输出数目,由设备制造商设置
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GB/T32197一2015 子索引o1h一FEh单个模拟量输出,定义见表49
表49子索引01h~FEh 子索引 olh一FEh 名称 数据类型 NTEGERI6 类别 Cond 取值范围 NTEGERI6 访问 rw 缺省值 PD0映射 M 控制对象 9.1控制器状态机 控制器状态通过控制字来控制,其状态反映在状态字中;在远程模式下,机器人控制器通过网络接 收PD0或者SD0并得到控制
状态机外部受控于控制字和外部信号;内部受控于错误信号和操作模 式
状态机说明装备的状态,决定控制器可能的控制序列
一个状态代表一个特定的内部或者外部行 为
控制器的状态还决定哪个命令被接收
例如,点到点的运动只有处于操作使能状态才能执行
状 态可以通过控制字或者内部事件改变,状态机的状态可以通过状态字读出
g.1.1控制器状态 如图4所示,机器人控制器状态机由3个高级状态或者6个基本状态构成 关闭 控制器上电,完成内部初始化,自检和主机通信;不允许高电压施加到伺服系统,控制器不执行 任何运动或者I/0命令
如果存在电机抱闸,则抱闸关闭,动力装置处于锁定状态;控制参数 可以改变
打开: 高电压施加到伺服系统,控制器不向驱动器发送参考位置
如果存在电机抱闸,则抱闸打开， 动力装置处于静力平衡状态;控制参数可以改变
操作使能 未检测到故障,控制器执行运动命令和1/0命令
快停 正在执行快停功能,控制器停止执行运动命令和I/命令
故障处理: 控制器发生了故障,控制器进行故障处理
故障 -个故障已发生,控制器停止执行运动命令,控制器参数可被改变
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GB/T32197一2015 何服关闭 故障 故障处理 开始 10 关闭 故障 何服使能 打开 操作使能 快停 图4机器人控制器状态机 9.1.2状态迁移 状态迁移来源于内部事件或者主机通过控制字发送的命令
本标准规定了以下状态迁移动作 状态迁移0开始-)关闭 事件:重置
动作;控制器自检或者初始化.开始通信 -状态迁移l;关闭-)打开 事件:从主机收到“打开”指令
动作;驱动器伺服加电,抱闸打开
-状态迁移2:打开-)操作使能 事件;从主机收到“操作使能”指令
动作;执行运动和1/0命令
-状态迁移3;操作使能-)打开 事件;从主机收到“中止操作”指令
动作:停止执行运动和I/0命令 状态迁移4;操作使能-)关闭 事件;从主机收到“关闭”指令 动作;执行完当前运动和I/0命令,关闭伺服和抱闸
状态迁移5;打开-)关闭 事件:从主机收到“关闭”指令 动作:关闭伺服和抱闸
-状态迁移6;操作使能-)快停 事件:从主机收到“快停”指令 动作:执行“快停”功能
-状态迁移7;快停-)操作使能 19
GB/T32197一2015 事件:“快停”功能执行完毕
从主机收到“操作使能”指令
动作;执行运动和1/0命令
-状态迁移8;快停-)关闭 事件;"“快停”功能执行完毕
从主机收到“关闭”指令
动作;关闭伺服和抱闸
状态迁移9;所有状态-)故障处理 事件;控制器发生了内部错误 动作执行错误处理功能
状态迁移10;故障处理-〉故障 事件;执行错误处理功能完毕,可以关闭伺服和抱闸
动作:控制器停止执行运动和I/0命令
-状态迁移11;故障-)关闭 事件:从主机收到“重置”指令 动作;如果伺服和抱闸未被关闭,则关闭伺服和抱闸
9.2与控制器状态相关的对象 与本章有关的字典对象见表50. 表50与控制器状态相关的对象 M/o 索引 对象类型 数据类型 属性 名称 UNsIGNED16 VAR Rc_controlword_U16 6040h rw M 604lh RC_SamwondUs USIGN:D16 VAR ro M 6o5Ah vAR INTEGER16 Rc_QuickSopOptionCode_U16 rw 605Bh VAR INTEGER16 rw Rc_shutdownOptioncodle_Uu16 605Dh VAR KC_HaOpn nCodeU16 INTEGER16 rw 605Eh INTEGER16 VAR Rc_FalReacionoptioncode_U16 rw 606oh VAR Rc INTEGER8 M _OperationMode_Is rw 6061h VAR RC INTEGER8 M nMANlk ro _Operationl 9.2.1 对象6040h:控制字 对象6040h存有控制字,定义见表51
表51对象6040h 索引 对象类别 6040h VAR 名称 RCControlWordU16 类别 数据类型 M UNSIGNED16 访问 取值范围 UNsGNED16 rw 缺省值 Pp0映射 Ye 20
GB/T32197一2015 控制字由下列位构成 状态控制位 操作模式控制位; 设备制造商定制位
数据说明见表52
表52数据说明 11 10 设备制造商定制 保留 操作指定操作使能 快停 关闭 停止 重置 打开 M M M M M MSB LSB -0,1,2,3和7位 这些位用于设备控制命令
各位的定义见表53
表53控制字中用于设备控制命令的位 控制字位 操作使能 关闭 打开 重置 快停 状态迁移 打开 关闭 4,5,8 快停 中止操作 操作使能 2.7 重置 11 -4,5,6和8位 这些位用于操作模式
各位的定义见表54
表54控制字中用于操作模式的位 操作模式 位 关节空间点 笛卡尔空间 关节空间插 笛卡尔空间插补 到点模式 点到点模式 补模式 模式 新目标点 新目标点 使能 使能 立即改变设置 立即改变设置 保留 保留 绝对位置/相对位置 绝对位置/相对位置 保留 保留 停止 停止 停止 停止 -9和10位 21
GB/T32197一2015 这些位保留将来使用
这些位被设置为零
如果没有特殊用途,它们应被设置为零
-l1,12,13,14和15位 这些位由设备制造商定制
9.2.2对象6041h;状态字 对象6041存有状态字
定义见表55
表55对象6041h 索引 6041h 对象类别 VAR 名称 RC_StatusWordU16 数据类型 类别 UNSIGNED16 M UNsGNED6 取值范围 访问 ro Def 缺省值 No Ppo映射 状态字由下列位构成 控制器状态; 操作模式状态 设备制造商定制状态
数据说明见表56
表56状态字的数据说明 位 说明 M/o 保留 M 打开 M 使能操作 故障 M 故障处理 M 快停 M 关闭 警告 设备制造商定制 远程模式 M 10 达到目标 M 到达内部限制 M 操作模式定制 1213 4~15 设备制造商定制 1一6位 这6位用于说明控制器状态
各位的定义见表57 22
GB/T32197一2015 表57与设备状态相关的位 值 状态 xxxxxxxxxxxx0010 打开 xxxxxxxxxxxx0100 操作使能 xxxxxxxxxxxx1000 故障 xxxxxxxxxxx10000 故障处理 xxxxxxxxxx100000 快停 xxxxxxxxx1000000 关闭 -7位 此位被置1,表明一个警告发生
引起警告的原因可以通过读取错误代码参数发现
-8位 该位由设备制造商用于实现特定功能
-9位 该位被置1,表明控制器处于远程工作模式
10位 该位被置1,表明设定点到达
设定点的含义取决于操作模式
位 1 该位被置1,表明触发一个限位开关
12,13位 这两位专用于操作模式
定义见表58
表58状态字中用于操作模式的位 操作模式 位 关节空间点 笛卡尔空间 笛卡尔空 芙节空间捅 点到点模式 到点模式 补模式 间插补模式 设定目标点 设定目标点 插补模式使能 插补模式使能 12 跟踪错误 跟踪错误 保留 保留 113 -14、15位 这两位由设备制造商用于实现特定功能
9.2.3对象605Ah控制器快停选择代码 对象605Ah存有控制器快停选择代码,用于决定控制器快停发生时的动作
定义见表59. 表59对象605Ah 索引 605Ah 对象类别 VAR 名称 RCQuickStopOptionCodeI16 数据类型 INTEGER16 类别 取值范围 INTEGER16 访问 rw 缺省他 PDo映射 No 23
GB/T32197一2015 数据说明见表60. 表60数据说明 说明 数值 32768 设备制造商定制 使关节按预设的降速加速度减速到零 使关节按预设的快停加速度减速到零 232767 保留 9.2.4对象605Bh;控制器关闭选择代码 对象605Bh存有控制器关闭选择代码,用于决定状态迁移的动作
详细对象见表61
表61 对象605Bh 对象类别 索引 605Bh VAR 名称 RC_ShutDownOptionCode_ll6 INTEGER16 类别 数据类型 取值范围 INTGER16 访问 rw 缺省值 PDO映射 No 数据说明见表62
表62数据说明 数值 说明 设备制造商定制 -32768 关闭控制器 使关节按预设的降速加速度减速到零;关闭控制器 232767 保留 注:关闭控制器是指关闭伺服;如果存在抱闸,关闭抱闸
9.2.5对象605Dh;控制器停机选择代码 对象605Dh存有控制器停机选择代码,用于决定状态字第8位置位时的动作
定义见表63. 表63对象605Dh 索引 605Dh 对象类别 VAR 名称 RCHaltOptionCodeI16 数据类型 INTEGER16 类别 取值范围 NTEGER16 访问 rw 缺省值 PD0映射 No 24
GB/T32197一2015 数据说明见表64
表64数据说明 数值 说明 设备制造商定制 -32768 关闭控制器 使关节按预设的降速加速度减速到零 使关节按预设的快停加速度减速到零 232767 保留 9.2.6对象605Eh;控制器故障反应选择代码 对象605Eh存有故障反应选择代码,用于决定控制器出错时的动作
定义见表65
表65对象605Eh 索引 605Eh 对象类别 VAR RCFaultReactionOptionCode116 名称 数据类型 INTEGER16 类别 取值范围 INTEGER16 访问 rw No 缺省值 PD0映射 数据说明见表66
表66数据说明 说明 数值 32768 设备制造商定制 关闭控制器 使关节按预设的降速加速度减速到零 使关节按预设的快停加速度减速到零 232767 保留 9.2.7对象6061h;操作模式显示 对象6061h用于显示控制器操作模式
定义见表67
表67对象6061h 索引 对象类别 6061h VAR 名称 RC_OperationModeDisplay_I8 INTEGER8 M 数据类型 类别 取值范围 INTEGER8 访问 ro 缺省值 No PDO映射 De 25
GB/T32197一2015 数据说明见表68. 表68运动模式 数值 说明 --- 128 设备制造商定制模式 保留 关节空间轨迹插补运动模式 笛卡尔空间轨迹插补运动模式 5127 保留 注:当前运行模式反映在6061h中,而不是606oh中
10PDo映射 支持多种操作模式的机器人控制器相应的有多种标准的PDo,因此,本标准预定义了两种接收 PDO和两种发送PDO
设备制造商可根据需要增加新的PD(映射 接收PDo 10.1 接收PD0的详细说明见表69
表69接收PD0 映射 PD0 对象 映射对象名称 M/O 说明 序号 索引 Us 控制状态机及关节位置,应用于关节空间运动 604oh RC_Controlword" M 607Ah RC_TargetJointPositionREC 模式 6040h RC_ControlwordU16 控制状态机及末端执行器位姿,应用于笛卡尔 6078h Rc_TargetEmdefetorPose_REc 空间运动模式 10.1.1接收PD0第1种格式 接收PD0第1种格式的通信参数见表70
表70接收o第1种格式的通信参数 索引 子索引 名称 缺省值 NumberofEntries 1400h NodelID_U8 MappingVersion_U8 26
机器人控制器开放式通信接口规范GB/T32197-2015
随着人工智能技术的不断发展，机器人在工业生产、医疗、服务等领域得到越来越广泛的应用。而机器人控制器作为机器人的核心部件之一，在机器人运行控制中起着至关重要的作用。
然而，由于不同厂家生产的机器人控制器通信接口存在差异，导致不同品牌的机器人之间难以互相兼容，造成了生产效率低下、资源浪费等问题。因此，标准化机器人控制器开放式通信接口规范就显得尤为重要。
GB/T32197-2015是国内针对机器人控制器开放式通信接口制定的标准规范，它定义了机器人控制器开放式通信接口的物理、电气、通信协议等方面的要求和测试方法，为机器人控制器之间实现互联互通提供了技术支持。
具体来说，GB/T32197-2015标准规定了机器人控制器开放式通信接口应该遵循的通信协议、数据格式、传输速率等细节要求。这些规范的统一性，使得不同品牌的机器人控制器可以基于相同的通信协议进行通信交互，达到真正意义上的互操作性。
标准化机器人控制器开放式通信接口不仅能够促进机器人产业自身的发展，还有助于推动机器人与其他行业的深度融合，开拓更广阔的应用场景。比如，在智能制造中，机器人控制器开放式通信接口的标准化将为工业生产的数字化转型提供重要的支撑。
因此，我们应该高度重视机器人控制器开放式通信接口规范GB/T32197-2015的作用，积极推广采用标准化机器人控制器开放式通信接口，共同推动机器人领域的可持续发展。
