统，本系统中的主站采用赫友讯的ＥｔｈｅｒＣＡＴ硬主站板卡 ＣＩＦ．５０。 ＥｔｈｅｒＣＡＴ主站控制模块包括ＰＣＩ运动控制卡、可视 化视频采集以及ＰＣ主控制平台。ＰＣＩ运动控制卡负责机 器人各轴的运动控制同时管理着数据双向传输网络。基 于ＰＣ平台安装的ＲＴＸ系统，用来管理和构建协调多机 器人实时性操作，例如在线路径优化、负载动态补偿、 任务分配、智能调度等。同时，可视化的视频采集及处 理系统以及图形化用户界面等也在主站中完成，帮助机 器人完成视觉伺服以及其他相关工作。综上所述，机器 人的控制主站可以实现包括机器人协作、数据采集及界 面引擎以及进行整个机器人控制的功能，如图３所示。 ＥｔｈｅｒＣＡＴ从站包括两个部分。第一部分是 ＥｔｈｅｒＣＡＴ控制板卡用来管理ＥｔｈｅｒＣＡＴ网络的交互数 据，接口采用ＲＪ４５，用于数据收发。ＥｔｈｅｒＣＡＴ通过选 择相关地址读取来选取并确定下一个连接的ＥｔｈｅｒＣＡＴ 从站，而整个过程无延迟。第二部分是机器人协作的数 据交互，机器人内部需要交互的数据包括力矩、编码器 传感数据、运动控制指令等。从站包含８通道的ＡＤＣ模 块、ＳＣＩ串行接口传输模块（传输Ｆ厂ｒ传感器和绝对编码 器数据）、２４位ＰＷＭ接口和Ｄ／Ａ转换模块（用于控制伺 服电机运动），主控制芯片采用的ＴＩ的ＤＳＰ２８３３５实现 对整体系统以及电机的控制。 ３．２软件系统 本文主要针对Ｅｎ１ｅｒＣＡＴ主站和从站进行软件设计。 ＥｔｈｅｒＣＡＴ主站软件流程如图５所示，流程主要反映 发送控制数据。所有从站准备就绪后，主站周期性的向 从站派发控制指令，打包成ＥｔｈｅｒＣＡＴ帧格式发送给从 站，完成伺服控制。 图５主站软件流程图 ＥｔｈｅｒＣＡＴ从站软件流程如图６所示，流程主要反映 接收控制数据与执行。从站周期性的检测主站的控制指 令，接收成功后对数据进行解包处理并执行主站的控制 指令。 图６从站软件流程图 ４系统验证 多机器人协调联控测试系统是在通过Ｘ８６架构的运 动控制卡、ＰＣＩ的主站控制卡以及１０个带ＥｔｈｅｒＣＡＴ接口 的驱动器来实现的，系统采用带ＲＴＸ的ｌｉｎｕｘ系统，与上 面章节的通讯方式一样还有其他的转换模块￣ｆｌＲＳ４８５、 ２３２、ＤＡＣ等。图７表明系统的硬件结构，其中图７（ａ）是 ＥｔｈｅｒＣＡＴ应主站板卡；图７（ｂ）为ｌｉｎｕｘ系统的工业主板以 及运动控制卡：图７（ｃ）为多机器协作的驱动系统。 对于本系统两机器人的同步性能，根据文献［６】的 方法对埃夫特机器人的第四轴，与沃迪机器人的第四轴 的同步性能进行测试，测试结果如图８所示。从图８中可 以看出，ＥｔｈｅｒＣＡＴ的主站同步滞后时间特别小，在１０微 秒左右，控制信息或者是驱动信息反馈可以在一个采样 周期内完成传递。 ５结论 本文提出了一种基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线协议的实时多 机器人总线通讯策略。介绍多机器人协作控制系统的整 体架构，并对该系统的软硬件进行整体的设计。根据双机 器人系统的性能要求，采用主从式的ＥｔｈｅｒＣＡＴ￣讯方式， 并进行实际的主从任务分配，最后通过实际性能对比，验 证该通讯方法具有较快的响应速度和较短的滞后时间。 【下转第６７页】 第３７卷第１１期２０１５—１１（下） ［６３１
