摘 要： 設(shè)計了一種基于CANopen協(xié)議的救援機器人調(diào)試系統(tǒng)，設(shè)計中充分考慮了機器人運動關(guān)節(jié)的反饋數(shù)據(jù)優(yōu)化控制參數(shù)，從而提高了運動關(guān)節(jié)控制性能。重點介紹了CANopen從站的軟、硬件設(shè)計以及主站網(wǎng)絡(luò)管理（NMT）、服務(wù)數(shù)據(jù)對象（SDO）的實現(xiàn)，并用實例證明該系統(tǒng)完全能滿足救援機器人調(diào)試的需要。
關(guān)鍵詞： CANopen；分布式控制系統(tǒng)；對象字典

在災(zāi)后救援現(xiàn)場，為實現(xiàn)廢墟環(huán)境下的靈活移動，增強對各種復(fù)雜地形的適應(yīng)性，機器人需要具有多個關(guān)節(jié)，并且各關(guān)節(jié)需要獨立運動。在搜索和救援過程中，為了能在諸如陡坡、樓梯、管道及廢墟等復(fù)雜環(huán)境下自由移動，要求機器人具備多種運動姿態(tài)并且能迅速改變姿態(tài)以滿足不同環(huán)境的需求。因此要求機器人的各關(guān)節(jié)具有良好的運動特性。
關(guān)節(jié)運動性能的好壞決定了機器人能否適應(yīng)在復(fù)雜環(huán)境中靈活運動的要求，是評價救援機器人性能的一個重要指標。為了對機器人各關(guān)節(jié)運動性能進行測評，通過建立與機器人各關(guān)節(jié)控制器相連的運動控制主站，實現(xiàn)對關(guān)節(jié)控制器的組態(tài)與監(jiān)視，并通過分析機器人運動關(guān)節(jié)反饋回的數(shù)據(jù)優(yōu)化控制參數(shù)，使得運動關(guān)節(jié)控制性能得以提高。針對運動控制中對各關(guān)節(jié)電機控制實時性與同步性以及結(jié)構(gòu)靈活性的要求，提出了一種基于CANopen協(xié)議的救援機器人調(diào)試系統(tǒng)。
CANopen為基于CAN的高層協(xié)議，是最初由BOSCH公司提出的一種串行數(shù)據(jù)通信總線。其具有可靠性高、抗干擾性強、開發(fā)簡單、造價低廉及其短幀傳輸和無破壞仲裁技術(shù)等特點，應(yīng)用極為廣泛。CANopen是一個基于CAL的子協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計，具有很好的模塊化特性和很高的適應(yīng)性，通過擴展可以適用于大量的應(yīng)用領(lǐng)域[1]。
1 方案設(shè)計
圖1所示為救援機器人調(diào)試系統(tǒng)框圖，包含電機控制器、基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和PC機上的調(diào)試系統(tǒng)。

電機驅(qū)動器控制方法采用了三個基本控制環(huán)，即位置環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)和轉(zhuǎn)矩環(huán)，各閉環(huán)采用PID算法控制，以便更加精確地控制電機；同時建立了CANopen從站，通過CAN總線將各電機驅(qū)動器和PC機上的調(diào)試軟件之間進行數(shù)據(jù)交換；PC機則通過PCI-CAN卡實現(xiàn)了CANopen主站，從而方便對電機驅(qū)動器上的電機數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和處理，并發(fā)送調(diào)試系統(tǒng)所發(fā)出的命令；采用NI公司的Labview調(diào)試系統(tǒng)上位機的程序編寫。