一种汽车搬运机器人集成控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种汽车搬运机器人集成控制器，包括：布置有CPU及CPU最小功能电路的CPU核心板；CPU内布置有软PLC的组件程序、PLC应用程序以及机器人控制软件；完成安全逻辑监控和IO扩展的可编程微处理器；通过可编程微处理器与CPU核心板电性连接的通用接口电路和专用接口电路；与CPU核心板之间通过总线相连的IMU芯片。本实用新型专利技术是为了解决常见机器人控制器无法满足叉取式汽车搬运机器人四舵轮，且车身长度可变化的运动模型，以及叉取式汽车搬运机器人传感器配置的需求。在硬件构成上，还可以兼容现有机器人控制器的接口，使之可以替换现有机器人控制器，并应用于潜伏式AGV或工业AMR。AGV或工业AMR。AGV或工业AMR。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车搬运机器人集成控制器


[0001]本技术涉及汽车搬运机器人，尤其涉及一种汽车搬运机器人集成控制器。

技术介绍

[0002]随着中国经济的不断发展以及人民生活水平的日益提高，汽车在人们的生活中越来越普及。汽车的增量对城市停车空间以及汽车产线提高效率、降低成本提出了很大的挑战。为解决城市停车难和汽车产线降本增效，汽车搬运机器人应运而生。
[0003]汽车搬运机器人有潜伏式和叉取式，潜伏式根据承载汽车方法不同有托盘和梳齿交换两种形式，叉取式也可以分为横向叉取式和纵向叉取式。对于叉取式汽车搬运机器人，由于其在底盘运动模型、夹取装置以及传感器配置上，与潜伏式机器人有很大区别，目前还没有很完善的机器人控制器解决方案。
[0004]目前在移动机器人控制领域，瑞典科尔摩根的控制器系统在中高端市场应用较为广泛，国内机器人控制器多以中低端为主，但行业应用案例较少。目前市场上机器人控制器均只支持通用或常见的机器人运动模型，针对叉取式汽车搬运机器人的运动模型和传感器配置不适用，且二次开发能力有限。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术所存在的不足之处，本技术提供了一种汽车搬运机器人集成控制器。
[0006]为了解决以上技术问题，本技术采用的技术方案是：一种汽车搬运机器人集成控制器，包括：
[0007]布置有CPU及CPU最小功能电路的CPU核心板；CPU内布置有软PLC的组件程序、PLC应用程序以及机器人控制软件；
[0008]完成安全逻辑监控和IO扩展的可编程微处理器；r/>[0009]通过可编程微处理器与CPU核心板电性连接的通用接口电路和专用接口电路；
[0010]与CPU核心板之间通过总线相连的IMU芯片。
[0011]进一步地，可编程微处理器为FPGA芯片。
[0012]进一步地，可编程微处理器与CPU内的软PLC组件程序通过总线进行通讯，软PLC组件程序动态加载外部设备的访问接口。
[0013]进一步地，还包括与CPU核心板之间通过总线相连的通讯接口电路。
[0014]进一步地，CPU核心板、可编程微处理器、通用接口电路、专用接口电路、IMU以及通讯接口电路均布置在控制器载板上，CPU核心板与控制器载板之间电相连。
[0015]进一步地，控制器载板上还布置有将外部输入电源转换为控制器载板供电电源的电源电路。
[0016]进一步地，机器人集成控制器采用金属外壳，配合具备IP65以上防护等级的连接器。
[0017]本技术是为了解决常见机器人控制器无法满足叉取式汽车搬运机器人四舵轮，且车身长度可变化的运动模型，以及叉取式汽车搬运机器人传感器配置的需求。在硬件构成上，除满足叉取式汽车搬运机器人的运动模型外和传感器配置外，还可以兼容现有机器人控制器的接口，使之可以替换现有机器人控制器，并应用于潜伏式AGV或工业AMR。
附图说明
[0018]图1为本技术的电气原理示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0020]如图1所示的一种汽车搬运机器人集成控制器，控制器包括控制器载板和CPU核心板。控制器载板上布置有完成安全逻辑监控和IO扩展的可编程微处理器(本实施例中为FPGA芯片)、IMU芯片、通讯电路接口、通用接口电路和专用接口电路以及电源转换电路。
[0021]其中FPGA芯片内运行IO安全逻辑，并扩展IO信号、安全信号及驱动舵轮编码器信号，该IO类接口包括通用接口和专用接口，通用接口电路用于潜伏式机器人或工业AMR的外部IO设备连接，专用接口电路用于叉取式汽车搬运机器人特有的IO设备连接。FPGA根据内部运行的安全逻辑程序以及外部接口电路所连接电气设备的状态，判断机器人的安全状态，以及驱动外部设备。
[0022]FPGA的安全逻辑程序用于监控外部安全传感器和驱动舵轮编码器，以便对机器人速度进行安全校验，并监控机器人的安全传感器信号。同时作为IO扩展，向外输出IO信号、PWM波或驱动信号。
[0023]并且，除使用FPGA进行安全逻辑处理外，还可以通过CPLD或者MCU完成安全逻辑的监控和IO的扩展。
[0024]CPU核心板内布置有用于控制的CPU及CPU最小功能电路。CPU核心板采用X86架构处理器，除此之外，还可以使用ARM、PowerPC以及英伟达Jetson等异构的处理器。CPU可以是ARM、X86或PowerPC等芯片。CPU最小功能电路包括DDR芯片、EEPROM芯片、存储芯片、网络芯片、电源管理芯片以及接口芯片。CPU核心板与控制器载板之间电相连。CPU核心板作为一个独立的模块，可以配置不同的CPU，以便形成不同等级和性能的控制器产品。
[0025]CPU内布置有软PLC的组件程序、PLC应用程序以及机器人控制软件。FPGA与CPU内的软PLC Runtime通过PCIe总线进行通讯，软PLC Runtime以组件的形式动态加载外部设备的访问接口，譬如以CmpPci组件访问FPGA，以便获取机器人的安全状态、输入IO状态，并驱动IO输出，以CmpIMU组件访问IMU芯片，获取机器人的加速度和角速度数据。
[0026]PLC应用程序用于执行机器人运动控制算法，并将运动控制指令通过EtherCAT总线或CAN总线发送给驱动器。另外，PLC应用程序还包括设备诊断、总线诊断、数据处理等。PLC应用程序基于软PLC的形式，具备实时性，其内部程序以IEC61131
‑
3标准的语言开发。
[0027]PLC应用程序与机器人控制软件共同运行于CPU中，PLC应用程序与机器人控制软件通过共享内存的形式进行通讯和交换数据。机器人控制软件是运行于Linux系统用于完成机器人控制、接收调度系统指令和人机交互的应用程序。
[0028]控制器载板上的IMU，选用MEMS结构的陀螺仪芯片，可以产生X/Y/Z轴的加速度数
据和绕X/Y/Z轴的角速度数据，用于车辆的惯性导航扩展以及安全功能校验。IMU芯片与CPU核心板之间通过总线相连，使得CPU可以读取加速度和角速度数据。IMU芯片内部集成了3轴加速度计和3轴陀螺仪，也可以采用9轴IMU，或单/多轴陀螺仪+单/多轴加速度计的组合模块。
[0029]通讯接口电路用于扩展CPU的对外通讯能力，与CPU之间通过USB、PCIe、UART等总线形式进行通讯，本实施例中通讯接口电路包含1路Ethernet接口、1路EtherCAT接口、2路CAN接口、1路RS232接口、1路RS485接口、1路RS422接口。
[0030]控制器载板上的电源电路用于将外部输入电源，转换为CPU核心板及控制器载板上各类芯片和接口的供电电源。
[0031]本实施例的机器人集成控制器采用金属外壳，配合具备IP65以上防护等级的连接器，使得本机器人控制器具备IP65的防护等级，机器人控制器可以应用于复杂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车搬运机器人集成控制器，其特征在于：包括：布置有CPU及CPU最小功能电路的CPU核心板；CPU内布置有软PLC的组件程序、PLC应用程序以及机器人控制软件；完成安全逻辑监控和IO扩展的可编程微处理器；通过可编程微处理器与CPU核心板电性连接的通用接口电路和专用接口电路；与CPU核心板之间通过总线相连的IMU芯片。2.根据权利要求1所述的汽车搬运机器人集成控制器，其特征在于：所述可编程微处理器为FPGA芯片。3.根据权利要求2所述的汽车搬运机器人集成控制器，其特征在于：所述可编程微处理器与CPU内的软PLC组件程序通过总线进行通讯，软PLC组件程序动态加载外部设备的访问接口。4.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：汪川，李春福，姜钧，李昱，
申请(专利权)人：珠海丽亭智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：