编辑作者:Seer Technical Support
编辑时间:2020 年 4 月 22 日
文档版本:v1.0.0
机器人(适配 Kinco 驱动器)
自动化改造作业指导书
本文档针对机器人改造过程进行规范,使公司产品符合行业标准,保证产品质量稳定,使技术人员在进行改造过程中有章可循。
机器人自动化改造涉及传感器众多,建议采用我司标准核心控制器线束 TE23,TE35,本文档以核心控制器标准线束为蓝本进行作业指导。
Kinco 伺服驱动器选型建议参考公司的 SRC2000 选型指导手册。
本文档只适用于改造参考,不可作为技术协议及其他承担责任的内容。
本技术规范适用于公司使用步科驱动器进行自动化改造的研发、生产、调试的技术人员。
在机器人系统中,存在两套坐标系,分别为世界坐标系和机器人坐标系。世界坐标系为右手坐标系,即地图的坐标系,与地图和定位相关的操作均使用世界坐标系。
对于机器人本身的运动则需要参考机器人坐标系, 机器人坐标系为右手坐标系。
对于以差动方式运动的机器人来说,机器人坐标系的原点即为两轮轴距的中心点,如下图 1 所示:
图 1
注1: 机器人坐标系的原点左侧使用的是左边的驱动器及对应电机,右侧使用的的是右边的驱动器及对应电机。
注2: 当我们说到机器人速度的时候,一般情况下,vx 为机器人在机器人坐标系下的 x 轴方向的速度,vy 为机器人在机器人坐标系下的 y 轴方向的速度,w 为机器人在机器人坐标系下的角速度。
1.熟悉机器人线路走向,对裸露的带电端子使用绝缘胶带包扎保证整机用电安全;
2.使用万用表测量车体外壳与电池负极之间的电势差,确认电池负极与整车外壳之间的电势差为零;
3.熟悉机器人机械布局,如:激光传感器安装位置,开机、急停按钮安装位置、驱动器安装位置、客户要求传感器安装位置等等;
4.熟悉 SRC2000 安装的电控柜内状况,确认电控柜内干燥、干净、无腐蚀性气体、无铁屑、无尘埃、无油气。
1.使用 M4 螺栓将 SRC2000 核心控制器固定于控制柜内预留孔位,安装时使核心控制器底板与安装面紧密接触并且可靠固定;
2.分别将 TE35 中的 13,24,1,3,2 号线及 DCDC 引出线的 24V+、24V-剥去外皮 9-10mm.将 TE35 中的 13,24,1 号线(均为 24V 输入+)及从 DCDC 引出的 24V+ 插入同一个 WAGO 四口接线端子。将 TE35 中 3、2 号线(均为 24V 输入-)及从 DCDC 引出的 24V-插入同一个 WAGO 四口接线端子,如图 4.2.1 所示。
注:若核心控制器与 DCDC 距离较近,可以将 TE35 中 24V 输入+、24V 输入- (已经压配相应的 Y 型端子)直接接在 DCDC 的电源输出端。
图 4.2.1
1.将激光信号线与激光电源线分别安装至激光传感器上 LAN 接口与 Power 接口,如图 4.2.2 所示;
2.将激光传感器安装至叉车顶部安装座,并将电源线、信号线按照预留通道引入电控柜,如图 4.2.2 所示;
3.将激光信号线 RJ45 接头接入核心控制器六口交换机;
4.将激光电源可由 SRC2000 核心控制器的 PDo5 提供,激光电源线中棕色线接 24V+,电源线中蓝色线接 GND.将这两根线剥去合适长度的外皮后分别压接德驰插管连接器,加装合适德驰母头后与 T35 线束中的 35、26 号线连接。
图 4.2.2
开机按钮选择带灯自复位四触点开关(两个常开触点、两个常闭触点),推荐品牌:一佳 YJ139。急停按钮选择带灯常闭触点急停按钮,推荐品牌:和泉 YW1B 急停按钮。
1.根据机器人实际情况截取合适长度线路。与开机按钮连接的线头分别为:常开、常开、常闭 1,常闭 2,LED1+,LED1- 将这六根线两端分别打好相应线标,然后将线的其中一端分别压入连接器(Y 型 1.25-3),另一端除常闭 2,LED1- 压接 0510 端子外其余均分别压装德驰插管连接器;
2.根据机器人实际情况截取合适长度线路,与急停按钮连接的线头分别为:常闭 3、常闭 4,LED2+,LED2- 将这四根线两端分别打好相应线标,然后分别压入 Y 型连接器(Y 型 1.25-3),另一端除常闭 4,LED2- 压接 0510 端子外其余分别压入德驰插管连接器;
图 4.2.3
3.分别将开机按钮的常开、常开、常闭 1,常闭 2,LED1+,LED1-Y 型端子与开机按钮相应触点进行连接,如图 4.2.4 所示;
图 4.2.4
4.分别将急停按钮的常闭 3,常闭 4,LED2+,LED2- 的 Y 型端子与急停按钮相应触点进行连接,如图 4.2.5 所示;
图 4.2.5
5.开机按钮、急停按钮与核心控制器连接的线路图如图 4.2.3 所示,由于开机按钮的一个常闭触点(常闭 2)、LED1- 急停按钮一个常闭触点(常闭 4)、LED2- 及客户报警灯均共用一个 GND(14 号线),为方便接线需要将 14 线单独引出接入 WAGO 五口并线器,再由并线器分别连接以上需要接入 GND 的线路;
6.分别将开机按钮常开、常开、常闭 1,LED+ 急停按钮的常闭 3,LED2+ 接入德驰 DT06-12S 公头,连接顺序参照图 4.2.6 及标准线束上的德驰 DT06-8S 母头,最终效果图如 4.2.6 所示;
图 4.2.6
注:4.2.6 右图未接入开机信号灯线路、急停线号灯线路未接,所以 WAGO 并线器上有两根线未接。
7.判断驱动器是否支持直接驱动抱闸如图4.27,根据驱动器手册判断驱动器的抱闸接法,本文提供两种接法如图4.2.8,更多请在驱动器说明文档中查阅
图 4.2.7
图 4.2.8
1.驱动器需要与车体进行可靠固定,检查驱动器与对应电机的三相线、编码器线路连接正确;如图 4.3.1 所示;
图 4.3.1
2.当机器人安装有多个驱动器(数量≥2)时,所有从站的 CAN_L,CAN_H 引脚直接相连即可,采用串联方式接线,如图 4.3.2 所示;将Driver4最终引出的 can_H 压入一个德驰插筒连接器,同理将 can_L 压入一个德驰插筒连接器,接入德驰 DT06-2S 公头。最后与T35中的32,33号线(can1)相连;(注意:各型号驱动器引脚定义详见附录一)
为保证 CAN 总线通讯质量,请将 CAN_GND 接到 DCDC 输出端负极或者控制器上的接地,驱动 器端总线通讯接口(X1)如图 4.3.3 所示。
图 4.3.2
图 4.3.3
3.为保证 can 通讯质量,需要将距离核心控制器最远的驱动器上的 120Ω 终端电阻打开,如上图4.3.2 中将 Driver1 驱动器上终端电阻通过拨盘打开;其他 Driver2,3,4 的终端电阻关闭,打开时终端电阻开关如图 4.3.4 所示;
图 4.3.4
4.终端电阻是否正确打开的检测方法:
关机断电,断开驱动器和控制器的 CAN 连接线(如图 4.3.2 中 Driver4 和控制器之间的位置),使用万用表电阻档测量驱动器侧的 CAN 总线上 CAN_L,CAN_H 之间电阻,电阻值为 120Ω则正确,如图 4.3.5 所示。电阻值明显小于120Ω(如60Ω),则说明至少有两个驱动器打开的终端电阻。
断开图 4.3.2 中 Driver1 和 Driver2 之间的连接线,使用万用表电阻档测量 Driver1 侧的 CAN 总线上 CAN_L,CAN_H 之间电阻,电阻值为 120Ω 则正确,如图 4.3.5 所示。如果电阻值明显大于120Ω(如几KΩ),则说明终端电阻打开的位置不在 CAN 总线末端,需要调整。
图 4.3.5
5.公司适配的核心国产驱动器采用控制电机是否使能的方式来实现急停与否的功能。电机是否使能可以通过控制驱动器上相应 IO 口电平高低的方式来实现;
6.Kinco 驱动器如图 4.3.6 所示,将所有驱动器的 COMI 并联后接入 DCDC 24V+ 输出;将所有驱动器 IN1 并联后连接 SRC2000 急停输出 1+(TE35 4 号线),将另一根急停输出 1-(TE35 5 号线)连接 DCDC 24V- 输出。
图 4.3.6
注:配置驱动器参数前需要确认 SRC 固件版本,若固件版本为 1.8.x 及其以下,驱动器配置参考步骤配置方法一(2.6.1-2.6.11);若固件版本为 1.9.x 及更新的版本,请参考步骤配置方法二(2.6. 12-2.6.19),此时驱动器参数配置有看门狗功能。
步科驱动器使用手册:
步科驱动器配置软件:
1. Kincoservo+ 快捷方式打开 Kincoservo+,选择“通信 C” “通信设置”打开通信设置,点击“刷新”更新通讯串口,点击“打开”连接驱动器,如图 4.4.1 所示;
图 4.4.1
2. 【设置电机型号】设置电机型号,选择“电机 M”--“电机配置”打开电机配置,在“电机型号”的 Value 栏设置电机型号,如图 4.4.2 所示;注意电机型号若在铭牌上找不到,可以联系 Kinco 的售后获得;
图 4.4.2
3.【初始化驱动器参数】选择“驱动器 D” “初始化/保存/重启”打开操作界面,依次选择“存储电机参数”--“初始化控制参数”--“存储控制参数”--“重启”。如图 4.4.3 所示;
图 4.4.3
4.【can 波特率】在驱动器D--Ecan配置---其他中,将驱动器 can 波特率更改为 250KHz,如图 4.4.4 所示:
图 4.4.4
注:调试窗口 8 中标注的 25 为 CAN 波特率 250KHz
5. 【驱动器 I/O】由于我们接线使用了 IN1,所以需要在 I/O 配置界面做出相应的配置,打开驱动器D---数字IO设置,具体设置如图 2.6.2 所示。DI2 用来配置驱动器工作模式选择,注意将 DI2 有效输入设置为"灰色",具体设置如图 4.4.5 中 DI2 设置;
图 4.4.5
注:配置窗口 DI2 行中的有效输入“灰色”即表示当驱动器实际输入为低电平时,自动选择工作模式 0
6.【工作模式】打开选项卡,驱动器D---基本操作,将“工作模式选择0”驱动器工作模式更改为“速度模式”,配置方式如图 4.4.6 所示;
图 4.4.6
注:配置窗口 15 行中的-3 即表示速度模式,配置成功后第 0 行有效工作模式将也变为-3.
7. 【驱动器编号】分别给驱动器给予不同的 can ID,一般双轮差动机器人,将左边的驱动器编号为 ID 1,右侧驱动器编号为 ID 2,在驱动器D中,打开驱动器配置选项,更改设备 CAN ID,配置方式如图 4.4.7 所示:
注:需要确定驱动器是否带拨码键盘配置 ID,如果有,那么软件配置是无效的,请 直接通过拨码键盘配置。
图 4.4.7
注:修改设备站号即修改驱动器的 CAN ID
8.【开启 Keba PLC 模式】打开驱动器---对象字典,将驱动器的 Keba PLC 模式调整至打开状态,如图 4.4.8;
图 4.4.8
9.【心跳报文产生时间】将驱动器心跳报文时间设置为 100,如图 4.4.9 所示;
图 4.4.9
10.下载配置参数到驱动器,选择【驱动器 D】【初始化/保存/重启】打开操作界面,依次选择【存储控制参数】【存储电机参数】【重启】。如图 4.4.10 所示。
图 4.4.10
11.驱动器参数配置完毕,关闭串口连接,关闭配置软件 Kincoservo+。
1.重复步骤 4.4.1.1-4.4.1.3,完成软件的连接、电机参数的设定、驱动器参数初始化;
2.选择“驱动器 D” “ECAN Settings” “其他”,选择“节点保护时间”将驱动器看门狗保护时间更改为 100,选择“节点保护时间系数”将驱动器看门狗保护时间系数更改为 3,选择“ CAN 波特率”将驱动器 CAN 波特率更改为 250KHz,选择“通讯中断模式”将驱动器中断模式更改为 1,如图 4.4.11 所示。
图 4.4.11
注:调试窗口 8 中的 25 代表 CAN 波特率 250KHz.
3. 选择“驱动器 D”“数字 IO 设置”,清空所有数字输入 DIN 设置,如图 4.4.12 所示;
注:机器人开机后对驱动器数字输入 DIN 先做一遍全部清空的操作,所以请勿设置其他 DIN 功能!用户在此设置的 DIN 功能届时无效。
图 4.4.12
4. 选择“驱动器 D““基本操作”,“工作模式”将驱动器工作模式更改为“速度模式”,配置方式如图 4.4.13 所示;
图 4.4.13
注:配置窗口 22 行中的 -3 即表示速度模式,配置成功后第 0 行有效工作模式将也变为-3
5.增加驱动器清错功能,如图所示:
注:【复位故障】功能目前仅速度模式支持,且需配置在DIN4中,不可复用;若驱动器硬件版本无DIN4,请检查DIN4的实际输入是否为低电平(按钮灰色),若是低电平,可以配置使用【复位故障】功能,若是高电平,不支持。由于步科驱动器不同版本IO电平处理不同,故此处需人工验证判断是否可用
6. 选择【驱动器 D】【驱动器配置】,【驱动器编号】分别给驱动器给予不同的 can ID,一般双轮差动机器人,左边的驱动器编号为 ID 1,右侧驱动器编号为 ID 2,配置方式如图 4.4.14 所示:
图 4.4.14
注:需要确定驱动器是否带拨码键盘配置 ID,如果有,那么软件配置不一定有效,请根据驱动器上的指示(如下图)直接通过拨码键盘配置,修改设备站号即修改驱动器的 CAN ID;
7. 选择“驱动器 D""对象字典","开启 Keba PLC 模式"将驱动器的 Keba PLC 模式调整至打开状态,Value 配置为“1”,【605A】【605B】Value分别配置为“2”,【6085】配置为“610”(6085是触发急停后电机的停止速度,可以按照实际要求调整参数)如图 4.4.15 所示;
图 4.4.15
8.下载配置参数到驱动器,选择“驱动器 D” “初始化/保存/重启”打开操作界面,依次选择“存储控制参数“”存储电机参数“”重启”,如图 4.4.16 所示;
图 4.4.16
9. 驱动器配置完毕,关闭串口连接,关闭配置软件 Kincoservo+。
注意:本小节所写配置方式及接线方式仅针对舵轮驱动器,行走驱动器请按照【行走驱动器配置方法一】&【行走驱动器配置方法二】
急停线接IN1,功能设置为【紧急停止】
急停线接IN1,功能设置为【紧急停止】
急停线接IN1,功能设置为【紧急停止】
1.进行步骤 4.4.1.1 - 4.4.1.3,完成软件的连接、电机参数的设定、驱动器参数初始化;
2.进行步骤 4.4.2.2,4.4.2.6完成驱动器“看门狗”,波特率,驱动器ID的设置;
3.【驱动器 I/O】
保证模型文件对应的驱动器配成 steer ,否则会出现I/O烧写不进去的情况
第一步判断限位开关的线序,一般传感器的线序为:棕正,蓝负,黑信号。此处线序需要向厂家确认。第二步判断舵机的零位开关,限位开关是NPN还是PNP。接线图参考图 4.3.6,下面提到不同类型传感器的两种接法:
接法一:若是NPN型(低电平触发):将所有驱动器的 COMI 并联后接入 DCDC 24V+ 输出;将所有驱动器 IN1 并联后连接 SRC2000 急停输出 1+(TE35 4 号线),将另一根急停输出 1-(TE35 5 号线)连接 DCDC 24V- 输出
接法二:若是PNP型(高电平触发):将所有驱动器的 COMI 并联后接入DCDC 24V- 输出;将所有驱动器 IN1 并联后连接 SRC2000 急停输出 1+(TE35 4 号线),将另一根急停输出 1-(TE35 5 号线)连接 DCDC 24V+ 输出
IN2接零位开关,如果使用了限位开关,接入IN3,(IN3功能配置为正限位还是负限位根据实际使用情况选择配置)
图 4.4.3.1
4.选择找零模式(原点模式),根据有无限位开关零位开关选择,如图4.4.3.2
图 4.4.3.2
具体找零模式介绍参考文档72页
5.修改找零速度,根据使用需求设置找零速度,如图4.4.3.3,注意勿超过额定转速
图 4.4.3.3
6.修改找零方向,根据找零需求选择初始找零方向,修改为1即可反向,默认值是0;如图4.4.3.4
图 4.4.3.4
7.修改位置模式舵机执行舵角的速度,按照实际使用情况调整加减速度大小,如图4.4.3.5,注:此处修改速度无效,机器人开机会下发默认速度
图 4.4.3.5
8.进行步骤 4.4.2.6 - 4.4.2.8完成驱动器设置;
9.如果找零完成后零位不满足使用要求,模型文件中按照需求设置舵角骗置,正确设置最大最小舵角,如图4.4.3.6
图 4.4.3.6
10.【resetMode】此处选择【resetByDriver】,如图4.4.3.7
图 4.4.3.7
注意:本小节所写配置方式及接线方式仅针对舵轮驱动器,行走驱动器请按照【行走驱动器配置方法一】&【行走驱动器配置方法二】,和4.4.3舵轮配置方法一不同的是此方法使用的是绝对值编码器的电机,用做steer功能。
急停线接IN1,功能设置为【紧急停止】
急停线接IN1,功能设置为【紧急停止】
急停线接IN1,功能设置为【紧急停止】
保证模型文件对应的驱动器配成 steer ,否则会出现I/O烧写不进去的情况
图 4.4.4.1
使用绝对值编码器方案做舵轮,不需要使用限位信息,故相关的限位信息可以不用配置。
点击初始化控制参数,点击存储控制参数,点击重启,接着就会看到故障显示
图 4.4.4.2
点击驱动器D,选择故障显示,查看故障状态,发现编码器UVW故障或内部故障前面的指示灯为红色。
图4.4.4.3
点击 驱动器D 基本操作,看到菜单中,选择通讯编码数 10 ,点击回车,
图 4.4.4.4
点击存储控制参数,点击重启。会看到错误消失
图4.4.4.5
打开驱动器D ,控制模式,原点模式,设置原点模式35
图4.4.4.6
设置原点模式为35,设置上电找原点2 ,存储控制器参数
图 4.4.4.7
(1)选择工作模式3,写入控制字103f,给定一个目标速度,建议是一个比较小的速度,例如 50rpm,会看到舵轮在慢慢的转动。
(2)肉眼确定这是一个机械零位(可能有偏差),将目标速度设为0
注:要找一个机械参照点,
(3) 此时将工作模式设为6,伺服实际位置就是0了。
如果在步骤8中,实际零位位置超过较大,可以将目标速度改成一个负速度,让舵轮转回去,后继续(2)(3),可以进行多次操作,尽可能将标零的零位确定在机械零位上面。
1. 根据电机及减速实际情况配置行走电机参数:
Roboshop 版本是 2.0.X(固件版本为 1.8.X 及以下),请参考机器人模型图 5.1 所示;Roboshop 版本是 2.1.X(固件版本为 1.9.X 及以上),请参考机器人模型图 5.2 所示;
图 5.1 图 5.2
注:减速比、编码器线数、电机最大转速、驱动器品牌需要根据选用的实际填写; 编码器线数可以通过驱动器调试软件查看电机编码器参数配置
2.encoderLine,增量式编码器填2500,绝对值编码器填16384
图 5.3
注:该条encoderLine配置说明,仅适用于步科驱动器,其他品牌不通用
3.电机电流系数配置方法, currentFactor配 1 /(2048 / Ipeak / 1.414)
其中驱动器峰值电流(Ipeak),步科常用型号Ipeak值如图5.5,请查表如实配置
如OD124S系列,currentFactor = 1 /(2048 / 36 / 1.414 )= 0.024856
图 5.4
图 5.5
1.在整车组装完成未安装外壳前,请再检查一遍接线确保接线正确;
2.将车体加高,使轮子离地。开启机器人,使用网线连接机器人。使用 Roboshop 软件操作机器人让轮子转起来。 使用 CanScope 夹在 CAN 总线上检测 CAN 报文至少 1 小时,CAN 报文无错误;
3.让车体着地,使用 Roboshop 软件操作机器人做运动动作:向前,向后,向左,向右运动;
4.未拍急停按钮前,推动机器人,无法推动(电机使能),检查 Roboshop 中机器人状态处于“未急停”“驱动器未急停”,如图 6.1 左侧图所示;所示拍下急停按钮后,再次机器人,可以推动(电机去使能),检查 Roboshop 中机器人状态处于“已急停”,“驱动器已急停”。如图 6.1 右侧图所示;
图 6.1
5.任务链运动老化测试 24H,查看 Robokit Log 无错误报警。
1.FD123/FD133 驱动器 X3 接口定义
2.FD1X4S 驱动器 X3 接口定义
1.软件安装--安装 CAN Scope 配套软件 CANScope。(软件及使用手册请联系致远厂商售后)。
2.硬件连接--参考 CAN Scope 使用手册接好电源,USB 调试线,插上 CAN Port 板,将 CAN_H 接到 SRC2000 外接线束 TE35 33 号线上,将 CAN_L 接到 SRC2000 外接线束 TE35 32 号线上。USB 调试线插在电脑上。
3.打开软件 CANScope,选择【Port 板】,取消【启用终端电阻】,选择【报文】,配置【波特率】为 250Kbps,取消【总线应答】,选择【开启】,CAN 报文实时如图 7.4.1 所示。
图 7.4.1
4.选择【状态】【错误】,检查是否有错误报文。如图 7.4.2 所示。
图 7.4.2
1.软件安装—安装软件 USB_CAN Tool(软件及使用手册请联系CAN卡厂商售后)。
2.硬件连接—准备USB CAN卡和连接线,将连接线 CAN_H 接到 SRC2000 外接线束 TE35 33 号线上,将连接线 CAN_L 接到 SRC2000 外接线束 TE35 32 号线上。如图 7.5.1 所示
图 7.5.1
3.打开 USB CAN tool ,选择【设备操作(O)】【启动设备(S)】,确认 CAN 参数,【波特率】为 250Kbps,选择【CAN 通道号】为通道 1,点击【确认】。如图 7.5.2 所示
图 7.5.2
4.选择【显示(V)】,取消选择【合并相同 ID 数据(M)】,CAN 报文如图 7.5.3 所示。
图 7.5.3
1.udpConsole 是我司工程师用于调试 bug 开发的小工具,可以检查到固件上报的错误信息。
2.打开 udpconsole 工具前需用网线确保电脑与机器人的物理连接。
3.打开 udpconsole,进行驱动器功能测试,时刻检查 udpconsole 显示内容。
4.驱动器通讯过程中出现错误帧如图 7.6.1 所示:
图 7.6.1
针对驱动器配置方法二,驱动器初始化成功可用上位机选择【驱动器 D】【数字 IO 设置】检查 DIN 功能及当前状态确认物理线路是否连接正常,如图 7.7.1 所示。
图 7.7.1
举例:
移除驱动器的编码器线,Roboshop 报警显示报错码“0x6”,如下图所示。对应二进制为“0110”,Bit 1,Bit 2 为“1”,查看对照驱动器实时报警错误状态,确认报警错误为“编码器 ABZ 连接报警”,“编码器 UVW 连接报警”。
图 8
1.9.72以上版本错误码以下图为准
因为Kinco FD124-CA-000 步科已停产,但是市面上依然有一些流通旧版本,如果固件版本日期早于20191231,建议按照如下方法更新驱动器固件:
固件文件下载路径:https://shimo.im/folder/Ee32M7ywQrFQjKA2
注:更新方法和固件是由Kinco 技术支持提供,若有异常,请联系Kinco。本改造方法仅供参考,不可作为技术协议及承担责任的内容。
1.打开上位机,[通信设置]建立软件通信链接。
2.打开[驱动器]-->[固件下载]-->[加载文件]
3.打开选择固件
4.点击[下载]下载固件等待固件更新
5.等待进度条完成,中途不要断电
6.固件更新成功
7.选择[驱动器]-->[初始化/保存/重启]-->[存储控制参数]-->[重启].
固件升级完毕!
注:固件升级完毕后,需要参考4.4驱动器配置重新配置驱动器参数。若控制驱动器/电机行走电机噪音很大,请联系Kinco 技术支持调整速度环、电流环增益参数。