專利名稱：工業(yè)機器人控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
工業(yè)機器人控制單元技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型主要地涉及一種工業(yè)機器人控制單元，并且具體地涉及一種更高效 的工業(yè)機器人控制單元。
背景技術(shù)：
[0002]工業(yè)機器人控制單元與工業(yè)機器人一起使用以便控制工業(yè)機器人根據(jù)控制程序 來進行移動和/或動作。工業(yè)機器人控制單元通常基于通用個人計算機的架構(gòu)，但是按 照需要有所調(diào)整和/或添加以便能夠?qū)崿F(xiàn)控制工業(yè)機器人的任務(wù)。[0003]工業(yè)機器人控制單元是復(fù)雜單元并且要求不僅與機器人的電機通信以實現(xiàn)程序 而且與機器人本身和/或外部設(shè)備的傳感器和致動器通信。[0004]可以例如使用將控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)用于較低級別通信的稱為DeviceNet的 協(xié)議來進行在工業(yè)機器人控制單元與傳感器和致動器之間的通信。實用新型內(nèi)容[0005]為了通過DeviceNet和CAN來實施通信，要求具有用于CAN和DeviceNet的通信棧的昂貴接口設(shè)備。為了減少成本，如果可以去除或者至少部分明顯地簡化用于 DeviceNet和CAN通信的接口設(shè)備則將是頗為有利的。因此本實用新型的一個目的在于 提供一種成本更高效的工業(yè)機器人控制單元。[0006]本實用新型的第一方面是一種工業(yè)機器人控制單元，包括利用控制器區(qū)域網(wǎng) 絡(luò)來實施任何通信協(xié)議的中央處理單元；構(gòu)造作為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制器的現(xiàn)場可編程 門陣列；以及控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板；其中所述中央處理單元連接到所述現(xiàn)場可編程門 陣列，所述現(xiàn)場可編程門陣列連接到所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板，以及所述控制器區(qū)域 網(wǎng)絡(luò)連接板連接到控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線。[0007]中央處理單元可以被布置成實施DeviceNet協(xié)議的至少一部分。[0008]在中央處理單元與控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間的所有通信可以由現(xiàn)場可編程門陣列實 現(xiàn)。[0009]現(xiàn)場可編程門陣列還可以被布置成執(zhí)行除了控制器局域網(wǎng)控制器的功能之外的 附加功能。[0010]控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板可以包括適合于電連接到控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的電路。[0011]在現(xiàn)場可編程門陣列與中央處理單元之間的所有通信可以通過外圍部件互連接 口來進行。[0012]現(xiàn)場可編程門陣列和控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板可以經(jīng)由并行接口來連接。[0013]并行接口可以包括用于檢測對控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板的外部功率饋送的數(shù)據(jù) 線。[0014]并行接口可以包括用于檢測控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板的存在的數(shù)據(jù)線。[0015]利用這里呈現(xiàn)的配置，增加對已經(jīng)存在的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和中央處理單元(CPU)的利用，可以使控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板非常簡單和成本低廉。這允許工業(yè) 機器人控制單元的成本與現(xiàn)有技術(shù)相比較顯著減少。[0016]一般而言，在權(quán)利要求書中使用的所有字眼除非這里另有明確定義都將根據(jù)它 們在技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義來解釋。對“一個/ 一種/所述單元、裝置、部件、器具、步 驟等”的所有引用除非這里另有明確聲明都將開放地解釋為指代該單元、裝置、部件、 器具、步驟等的至少一個實例。這里公開的任何方法的步驟除非有明確聲明都并非必須 以公開的準確順序來進行。


[0017]現(xiàn)在參照以下附圖通過示例描述本實用新型，其中[0018]圖1是示出了本實用新型可以應(yīng)用于其中的環(huán)境的示意圖，[0019]圖2是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的工業(yè)機器人控制單元的示意圖，以及[0020]圖3是圖示了本實用新型的一個實施例的示意圖。
具體實施方式
[0021]現(xiàn)在將參照其中示出本實用新型某些實施例的附圖在下文中更完全地描述本實 用新型。然而本實用新型可以用許多不同形式來實施并且不應(yīng)理解為限于這里闡述的實 施例；實際上，通過示例提供這些實施例，從而這一公開將既徹底又完整并且將向本領(lǐng) 域技術(shù)人員傳達本實用新型的范圍。相似標號在說明書全文中指代相似單元。[0022]圖1是示出了本實用新型可以應(yīng)用于其中的環(huán)境的示意圖。提供用于控制工業(yè) 機器人(未示出)的工業(yè)機器人控制單元2。工業(yè)機器人控制單元2通過物理接口 16連 接到控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線3。CAN總線3用來允許在工業(yè)機器人控制單元2與 一個或者多個數(shù)字輸入/輸出(i/o)單元20和/或一個或者多個模擬輸入/輸出(i/o)單 元22之間的通信。i/o單元可以例如是如下傳感器，這些傳感器用以檢測機器人的一部 分或者致動器的位置以實現(xiàn)作為機器人的控制程序一部分的功能。i/o單元可以具有用于 與工業(yè)機器人控制單元2 —起使用的任何適當功能。[0023]工業(yè)機器人控制單元2可以類似于具有用于作為工業(yè)機器人控制單元2來使用的 附加部件的通用個人計算機。[0024]圖2是示出了已知工業(yè)機器人控制單元的示意圖。CPU 10是工業(yè)機器人控制單 元2的中央控制器。CPU 10可以例如是基于x86的CPU。工業(yè)機器人控制單元2的附 加部件(未示出)包括存儲器(通常為持久讀寫存儲器、RAM)。此外，可以可選地提 供用戶接口和/或可以例如通過工業(yè)機器人控制單元2的網(wǎng)絡(luò)接口來遠程控制工業(yè)機器人 控制單元2。[0025]另外，提供現(xiàn)場可編程門陣列12以便例如實現(xiàn)通常標準芯片組未配備的功能， 例如實現(xiàn)與外部設(shè)備的通信以實現(xiàn)機器人安全功能。[0026]豐富CAN總線接口 4實施通向CAN總線3的接口，CAN總線3包括任何高級 協(xié)議如DeviceNet或者任何其它協(xié)議如profibus或者interbus。換而言之，豐富CAN總線接口 4需要大量電子器件和處理能力來實現(xiàn)它的功能。豐富CAN總線接口 4包括CPU 和CAN總線連接器(未示出)。以這一方式，CPU可以集中于其它任務(wù)而無需關(guān)注通過CAN總線3或者任何高級協(xié)議如DeviceNet的通信細節(jié)。[0027]圖3是圖示了本實用新型一個實施例的示意圖。這里在改進的工業(yè)機器人控制 單元2'中，CAN連接板14連接到CAN總線。然而，CAN連接板14是很簡單的設(shè)備 并且僅包含用于CAN總線3的物理連接器16和為了連接到CAN總線3而需要的電路， 以保證在CAN總線3上提供正確信號電平。CAN連接板14通過并行接口 13連接到 FPGA 12。并行接口 13包含用于各種控制功能的數(shù)據(jù)線，而且還包含用于通過CAN總 線3的串行通信的數(shù)據(jù)線。具體而言，并行接口 13包含標記為CAN_RX的串行接收數(shù) 據(jù)線和標記為CAN_TX的串行發(fā)送數(shù)據(jù)線。另外，并行接口 13可以包括用于檢測CAN 連接板14(將由FPGA使用)的存在、對CAN連接板14的外部M伏特直流饋電(來自 CAN總線3)的存在的數(shù)據(jù)線。另外，CAN連接板14可以包括一個或者多個LED (發(fā) 光二極管)，由此并行接口 13于是可以包括用于接通或者關(guān)斷LED的一個或者多個控制 數(shù)據(jù)線。例如，可以有用于控制紅色和綠色LED的數(shù)據(jù)線。另外，并行接口可以包含 5伏特饋電線和一個或者多個地線。[0028]CAN連接板14在CAN總線3的外部M伏特饋電與工業(yè)機器人控制單元2 ‘內(nèi) 部的電源之間提供隔離。另外，CAN連接板可以實施于可以在工業(yè)機器人控制單元2' 的殼的開口中裝配的小型電路板上以便實現(xiàn)PCI槽擴展。然而，CAN連接板14沒有利 用實際PCI槽的連接器，因為它使用并行接口 13來與FPGA12接口連接而將CAN連接器 用于外部對伏特饋電。[0029]FPGA 12在這里被配置成實施CAN控制器功能，從而它們無需實施于CAN連 接板14中。CPU 10在這里被配置成實施位于CAN總線3之上的任何通信協(xié)議，比如 DeviceNet。CPU使用在CPU中執(zhí)行的編程指令來實現(xiàn)DeviceNet要求。從存儲器讀取 編程指令。將注意CPU 10無需實施例如DeviceNet的所有功能，因為可能希望將對CPU 的實施要求保持至于最低限度而僅實施有望連接到CAN總線3的設(shè)備類型所需要的協(xié)議 功能。[0030]CPU 10和FPGA 12經(jīng)由外圍部件互連(PCI)接口 11來連接。將注意僅在CPU 10與CAN連接板14之間的連接才經(jīng)由FPGA 12。[0031]利用這里呈現(xiàn)的配置，增加對已經(jīng)存在的FPGA和CPU的利用，可以使CAN連 接板14非常簡單和成本低廉。這允許工業(yè)機器人控制單元2'的成本與現(xiàn)有技術(shù)相比較 顯著減少。[0032]上文已經(jīng)主要參照數(shù)個實施例描述了本實用新型。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容 易理解的那樣，除了上文公開的實施例之外的實施例在由所附專利權(quán)利要求書限定的本 實用新型范圍內(nèi)同樣是可能的。
權(quán)利要求1.一種工業(yè)機器人控制單元O')，其特征在于包括利用控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)來實施任何通信協(xié)議的中央處理單元(10)；構(gòu)造作為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制器的現(xiàn)場可編程門陣列(12)；以及控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板(14)；其中所述中央處理單元(10)連接到所述現(xiàn)場可編程門陣列(1 ，所述現(xiàn)場可編程門 陣列(1 連接到所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板(14)，以及所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板(14) 連接到控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)機器人控制單元O')，其特征在于所述控制器區(qū)域網(wǎng) 絡(luò)連接板(14)包括適合于電連接到所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的工業(yè)機器人控制單元⑵)’其特征在于在所述現(xiàn)場 可編程門陣列(1 與所述中央處理單元(10)之間的所有通信通過外圍部件互連接口來進 行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的工業(yè)機器人控制單元O')，其特征在于所述現(xiàn)場可 編程門陣列(1 和所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板(14)經(jīng)由并行接口來連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)機器人控制單元O')，其特征在于所述并行接口包括 用于檢測對所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板(14)的外部功率饋送的數(shù)據(jù)線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)機器人控制單元O')，其特征在于所述并行接口包括 用于檢測所述控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板(14)的存在的數(shù)據(jù)線。
專利摘要本實用新型提供一種工業(yè)機器人控制單元，包括中央處理單元；現(xiàn)場可編程門陣列；以及控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板。中央處理單元連接到現(xiàn)場可編程門陣列，現(xiàn)場可編程門陣列連接到控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板，以及控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板連接到控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線。現(xiàn)場可編程門陣列被布置作為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制器；并且中央處理單元被布置作為用于利用控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)來實施任何通信協(xié)議的裝置。根據(jù)本實用新型的配置，增加了對已經(jīng)存在的現(xiàn)場可編程門陣列和中央處理單元的利用，可使控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接板非常簡單。
文檔編號H04L12/403GK201812178SQ20092016852
公開日2011年4月27日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者H·埃里克森, J·維格斯泰恩, P·卡爾森 申請人:Abb技術(shù)公司