目前在用的工業(yè)碼垛機器人種類繁多，但根據(jù)其多軸控制系統(tǒng)的技術(shù)特點一般可分為三種類型：1）基于PLC的多軸控制系統(tǒng)；2）基于PC的多軸控制系統(tǒng)；3）基于總線的多軸控制系統(tǒng)。其中，總線控制系統(tǒng)具有數(shù)字信號傳輸、系統(tǒng)完全開放等優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。筆者通過研究發(fā)現(xiàn)，基于現(xiàn)場總線，尤其是CAN總線的工業(yè)碼垛機器人在實際應(yīng)用中具有便于組網(wǎng)、性價比高、擴展性強等特點，在大工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的發(fā)展前景。

工業(yè)碼垛機器人

       筆者所在科研團隊開發(fā)的新型工業(yè)碼垛機器人（機構(gòu)簡圖如圖1所示），其主體機械結(jié)構(gòu)是基于平衡吊原理的七桿機構(gòu)，具有承載力 大、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省能耗等特點。機器人的動力由四臺交流伺服電機提供，分別負責機器人沿水平方向、沿垂直方向的直線運動，繞基座垂直軸的旋轉(zhuǎn)運 動和繞抓手轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動。四臺電機既可單控，也可群控，大大簡化了路徑規(guī)劃算法。

圖1 新型工業(yè)碼垛機器人機構(gòu)簡圖

現(xiàn)場總線和CANopen

       在工業(yè)控制領(lǐng)域，采用現(xiàn)場總線的最大優(yōu)點是可以節(jié)約連接導線、維護和安裝費用。同時，現(xiàn)場總線能夠傳送多個過程變 量，而傳統(tǒng)的4～20mA控制回路一般只能攜帶一個過程變量。采用現(xiàn)場總線后，在傳輸變量過程的同時，儀表的標識符和簡單的診斷信息也可一并傳送。采用現(xiàn) 場總線的設(shè)備還具有更好的兼容性和擴展性。幾種常見的現(xiàn)場總線性能如表1所示。

由上表可以看出，CAN總線在數(shù)據(jù)傳輸方面功能強大、性能優(yōu)越，另外CAN總線傳輸速率較快，適用于大批量運動控制信息的實時交換處理。此外，CAN作為一種標準化的嵌入式網(wǎng)絡(luò)，具有高度靈活的配置能力，從而在工業(yè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

CANopen協(xié)議是CAN-in-Automation（CiA）定義的標準之一，在發(fā)布后不久就獲得了廣泛承認。在工業(yè)技術(shù)十分先進的歐 洲，CANopen協(xié)議被認為是在基于CAN的工業(yè)系統(tǒng)中占據(jù)領(lǐng)導地位的標準。依靠CANopen協(xié)議的支持，可以對不同廠商的設(shè)備通過總線進行配置。 CANopen協(xié)議使開發(fā)人員從CAN相關(guān)事務(wù)的繁瑣處理中解放出來，例如，位定時以及執(zhí)行相關(guān)的功能。它提供了針對實時數(shù)據(jù)、組態(tài)數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù) 的標準化通信對象，方便用于面向運動的機器控制網(wǎng)絡(luò)。