一种机器人伺服系统及其故障调试方法、装置、电子设备与流程

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种机器人伺服系统及其故障调试方法、装置、电子设备。

背景技术：

一些工业机器人具有多个关节，每个关节设置有一个伺服电机，每个伺服电机有一个伺服驱动器驱动，所有伺服驱动器驱动又由一个运动控制器控制；而基于工业以太网的运动控制总线如ethercat总线，具有通信速率高、抗干扰性能好、实时性能强等优点，很多工业机器人的运动控制器与伺服驱动器之间是采用ethercat总线连接的。

图4为采用ethercat总线的机器人伺服系统的结构示意图，包括运动控制器、多个伺服电机和多个伺服电机驱动器，每个伺服电机分别与一个伺服电机驱动器电连接，运动控制器内设有ethercat主站，每个伺服电机驱动器内设有ethercat从站，运动控制器和各伺服电机驱动器之间采用ethercat总线依次串联。

进行调试时，运动控制器发出的调试信号需依次经过各伺服电机驱动器进行传递，当中间某个伺服（指伺服电机驱动器和伺服电机组成的单元）故障时，一般可先摒除该故障伺服的干扰而进行其他伺服的调试（摒除该故障伺服后并不影响其他伺服的调试），最后再对故障伺服进行修复并调试。然而，为了实现摒除故障伺服的干扰而进行其他伺服的调试，通常是采用插拔网线的方式，即把原来连接到故障伺服的线拔出并绕过该故障伺服重新连线，但拔线重连的操作实现起来比较繁琐，且容易出错（连错线）。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请实施例的目的在于提供一种机器人伺服系统及其故障调试方法、装置、电子设备，旨在解决了目前的机器人伺服系统在调试过程中遇到伺服故障时，通过插拔网线的方式来摒除故障伺服的干扰，从而导致操作繁琐、容易出错的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种机器人伺服系统故障调试方法，应用于基于ethercat总线的机器人伺服系统中的运动控制器，所述运动控制器通过ethercat总线与多个伺服单元依次串联连接，所述伺服单元包括伺服电机驱动器和与所述伺服电机驱动器连接的伺服电机，且所述运动控制器内设置有ethercat主站，所述伺服电机驱动器内设置有ethercat从站；所述机器人伺服系统故障调试方法包括步骤：

向各伺服电机驱动器发送调试信号；

接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；

根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；

根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；

重复上述步骤，直到完成所有调试。

所述的机器人伺服系统故障调试方法中，所述故障信息还包括故障原因信息；

所述根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括：根据所述故障原因信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态。

所述的机器人伺服系统故障调试方法中，所述根据所述故障原因信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括：判断所述故障原因信息是否属于第一类故障原因信息；

若所述故障原因信息属于第一类故障原因信息，则自动控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；

若所述故障原因信息不属于第一类故障原因信息，则发出询问信号并等待应答信号，并根据所述应答信号对所述故障伺服单元进行控制。

在一些实施例中，所述根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括：向所述故障伺服单元发送第一控制信号，以使所述故障伺服单元的伺服电机驱动器被短接。

在另一些实施例中，所述根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括：向所述故障伺服单元发送第二控制信号，以使所述故障伺服单元的ethercat从站进入非交互模式。

第二方面，本申请实施例还提供一种机器人伺服系统故障调试装置，所述机器人伺服系统故障调试装置为基于ethercat总线的机器人伺服系统中的运动控制器，所述运动控制器通过ethercat总线与多个伺服单元依次串联连接，所述伺服单元包括伺服电机驱动器和与所述伺服电机驱动器连接的伺服电机，且所述运动控制器内设置有ethercat主站，所述伺服电机驱动器内设置有ethercat从站；所述机器人伺服系统故障调试装置包括：

发送模块，用于向各伺服电机驱动器发送调试信号；

接收模块，用于接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；

获取模块，用于根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；

控制模块，用于根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态。

所述的机器人伺服系统故障调试装置中，所述获取模块包括：

第一获取单元，用于根据所述反馈信号获取故障伺服单元的定位信息；

第二获取单元，用于根据所述反馈信号获取故障伺服单元的故障原因信息。

所述的机器人伺服系统故障调试装置中，所述控制模块包括：

判断单元，用于判断所述故障原因信息是否属于第一类故障原因信息；

第一控制单元，用于在所述故障原因信息属于第一类故障原因信息时，自动控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；

第二控制单元，用于在所述故障原因信息不属于第一类故障原因信息时，发出询问信号并等待应答信号，并根据所述应答信号对所述故障伺服单元进行控制。

一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行所述的机器人伺服系统故障调试方法。

第三方面，本申请实施例还提供一种机器人伺服系统，包括运动控制器，所述运动控制器通过ethercat总线与多个伺服单元依次串联连接，所述伺服单元包括伺服电机驱动器和与所述伺服电机驱动器连接的伺服电机，且所述运动控制器内设置有ethercat主站，所述伺服电机驱动器内设置有ethercat从站；所述伺服单元还包括与其伺服电机驱动器并联连接的旁路总线，以及用于接通旁路总线或伺服电机驱动器与所述ethercat总线的双向开关。

有益效果：

本申请实施例提供的一种机器人伺服系统及其故障调试方法、装置、电子设备，通过向各伺服电机驱动器发送调试信号；接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；重复上述步骤，直到完成所有调试；从而在机器人伺服系统调试过程中遇到伺服故障时，避免通过插拔网线的方式来摒除故障伺服的干扰，而导致操作繁琐、容易出错的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的机器人伺服系统故障调试方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的机器人伺服系统故障调试装置的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

图4为第一种机器人伺服系统的结构示意图。

图5为第二种机器人伺服系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1、4，本申请实施例提供的一种机器人伺服系统故障调试方法，应用于基于ethercat总线的机器人伺服系统中的运动控制器200，运动控制器通过ethercat总线201与多个伺服单元202依次串联连接，伺服单元202包括伺服电机驱动器203和与伺服电机驱动器连接的伺服电机204，且运动控制器200内设置有ethercat主站205，伺服电机驱动器203内设置有ethercat从站206；机器人伺服系统故障调试方法包括步骤：

a1.向各伺服电机驱动器发送调试信号；

a2.接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；

a3.根据反馈信号获取故障信息，故障信息包括故障伺服单元的定位信息；

a4.根据故障信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态；

a5.重复上述步骤，直到完成所有调试。

其中，屏蔽状态是指ethercat总线201的信号可直接通过故障伺服单元且不与故障伺服单元的伺服电机驱动器203发生信息交互的状态。

按照预设调试项目向各伺服电机驱动器203发送调试信号后，各伺服电机驱动器203按照调试信号驱动伺服电机204执行相关操作后会发回反馈信号，在正常情况下，反馈信号应该与对应的标准反馈信号（标准反馈信号信息与预设调试项目信息一同预存在运动控制器200中）一致，若某个伺服单元202伺服电机驱动器203发回的反馈信号与对应的标准反馈信号不一致，则可判断该伺服单元202故障。

因此，在接收到反馈信号后，可根据反馈信号获取故障伺服单元的定位信息；根据反馈信号获取故障伺服单元的定位信息的步骤包括：

把接收到的各个反馈信号与对应的标准反馈信号进行对比，获取对比结果；

若对比结果为反馈信号与对应的标准反馈信号不一致，则提取该反馈信号的数据帧中的地址位信息作为故障伺服单元的定位信息。

由于伺服单元202的故障原因有很多，有些故障可能会导致ethercat总线的中断（例如ethercat从站206无法运行），此时包括中断处的伺服单元202和之后的所有伺服单元202的反馈信号均无法接收到，此时可以根据从哪个伺服单元202开始接收不到反馈信号来判断中断位置，从而获取该故障伺服单元的定位信息。

在本实施例中，故障信息还包括故障原因信息；根据故障信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括：根据故障原因信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态。故障伺服单元的故障原因有很多，例如，电流过大、电机故障、伺服配置错误、外部电源线没有接好、没有反馈信号（一般为ethercat从站故障引起的）等，这些故障原因信息可通过对反馈信号的实际情况进行分析判断而获取，具体的分析判断方法为现有技术，此处不对其进行详述。

在某些实施方式中，由于有些故障是可以当场进行快速排除的（如伺服配置错误、外部电源线没接好等），而有些故障处理起来比较麻烦（如电流过大、电机故障、没有反馈信号等），因此可把故障原因信息按照排除故障的方便性分为第一类故障原因信息和第二类故障原因信息，其中第一类故障原因信息是指处理起来比较麻烦的故障的故障原因信息，第二类故障原因信息是指可以当场进行快速排除的故障的故障原因信息；对各种故障原因的具体归类可根据实际情况进行设置。

在一些实施方式中，根据故障原因信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括1）-3）：

1）判断故障原因信息是否属于第一类故障原因信息；

具体可预设一个故障分类表，根据故障原因信息在该故障分类表中进行查询，最终确定是否属于第一类故障原因信息。

2）若故障原因信息属于第一类故障原因信息，则自动控制故障伺服单元进入屏蔽状态；

故障原因信息属于第一类故障原因信息表示难以现场快速排除该故障，因此直接使该故障伺服单元进入屏蔽状态，以待其它伺服单元202完成调试后，再排除故障和调试。

3）若故障原因信息不属于第一类故障原因信息，则发出询问信号并等待应答信号，并根据应答信号对故障伺服单元进行控制；

故障原因信息不属于第一类故障表示可现场快速排除该故障，因此可先发出询问信号，由调试人员决定是否进行故障排除；若调试人员决定进行故障排除，则在排除后发回一个表示已经排除故障的应答信号，在收到该应答信号后继续进行调试；若调试人员决定不进行故障排除，则发回一个表示不排除故障的应答信号，在收到该应答信号后自动控制故障伺服单元进入屏蔽状态。

其中，询问信号可以是声音信号、光信号、文字信号中的一种或多种，且询问信号可包含故障伺服单元的定位信息和故障原因信息。例如，询问信号包括声音信号和光信号，声音信号是通过设置在运动控制器200处的扬声器发出，并用于播报故障原因信息，光信号由设置在故障伺服单元处的警示灯发出，并用于传递定位信息。

其中，应答信号可通过触发按键、键盘输入、触摸屏输入、遥控输入等方式发回至运动控制器200。

通过上述步骤1）-3），让调试人员能够根据具体故障原因和现场条件来自主选择是否使故障伺服单元进入屏蔽状态，当发现可现场快速排除的故障并选择立刻排除故障时，无需等到其它伺服单元完成调试后再排除故障和重新调试，有利于提高工作效率。

进一步的，根据故障信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态的步骤包括s1或s2。

s1.向故障伺服单元发送第一控制信号，以使故障伺服单元的伺服电机驱动器被短接。

例如，基于图5所示的机器人伺服系统，其伺服单元202还包括与其伺服电机驱动器203并联连接的旁路总线207，以及用于接通旁路总线207或伺服电机驱动器203与ethercat总线201（即同一时间内，旁路总线207、伺服电机驱动器203之一与ethercat总线201接通）的双向开关208；

当向故障伺服单元发送一个用于使双向开关208接通旁路总线207的第一控制信号时，双向开关208会接通旁路总线207，此时，伺服电机驱动器203与ethercat总线201的连接切断，从而实现该伺服电机驱动器203的短接，此时，ethercat总线201的信号可直接从通旁路总线207通过而不与伺服电机驱动器203发生信息交互。

s2.向故障伺服单元发送第二控制信号，以使故障伺服单元的ethercat从站进入非交互模式。

ethercat从站206进入非交互模式是指ethercat从站206进入一种工作模式，在该工作模式中，ethercat从站206不运行用于使ethercat总线201与伺服电机驱动器203内部进行信息交互的从站代码，从而仅作为网络连接器工作。ethercat从站206进入非交互模式后，ethercat总线201的信号会在ethercat从站206中直接通过，而不与伺服电机驱动器203发生信息交互。通过向故障伺服单元发送第二控制信号，使ethercat从站206进入非交互模式，即可控制该故障伺服单元进入屏蔽状态。

由于调试信号是包括发送至所有伺服电机驱动器203的数据帧的，各ethercat从站206是根据数据帧中的地址码提取相应的数据的，即使某个伺服单元进入了屏蔽状态而不再提取相应的数据，也不会影响其它ethercat从站206进行数据的提取和反馈信息的发送。

在一些实施方式中，ethercat总线信号的数据帧中包括一个标志位，当ethercat从站206识别到接收的数据帧的标志位为0（或1）时，则运行用于使ethercat总线201与伺服电机驱动器203内部进行信息交互的从站代码，当ethercat从站206识别到接收的数据帧的标志位为1（或0）时，则不运行用于使ethercat总线201与伺服电机驱动器203内部进行信息交互的从站代码。通过这种方式控制ethercat从站206进入非交互模式，只需要改变下发信息中相应数据帧的标志位的值即可，实现简单，占用资源少。即，可通过把发送至故障伺服单元的ethercat从站的数据帧中的标志位取反从而形成第二控制信号。

在一些实施方式中，基于图5所述的机器人伺服系统，根据故障信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态时，可根据故障原因信息选择采用步骤s1或s2；例如，当故障原因为ethercat从站故障引起反馈信号，此时ethercat总线201在故障ethercat从站处被中断，采用步骤s2将无法使故障伺服单元进入屏蔽状态，但采用步骤s1可使故障伺服单元进入屏蔽状态，此时应该选用第一方法。

由上可知，该机器人伺服系统故障调试方法，通过向各伺服电机驱动器发送调试信号；接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；重复上述步骤，直到完成所有调试；从而在机器人伺服系统调试过程中遇到伺服故障时，避免通过插拔网线的方式来摒除故障伺服的干扰，而导致操作繁琐、容易出错的问题。

请参阅图2、4，本申请实施例还提供一种机器人伺服系统故障调试装置，该机器人伺服系统故障调试装置为基于ethercat总线的机器人伺服系统中的运动控制器200，运动控制器通过ethercat总线201与多个伺服单元202依次串联连接，伺服单元202包括伺服电机驱动器203和与伺服电机驱动器连接的伺服电机204，且运动控制器200内设置有ethercat主站205，伺服电机驱动器203内设置有ethercat从站206；机器人伺服系统故障调试装置包括发送模块1、接收模块2、获取模块3、控制模块4；

其中，发送模块1，用于向各伺服电机驱动器发送调试信号；

其中，接收模块2，用于接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；

其中，获取模块3，用于根据反馈信号获取故障信息，故障信息包括故障伺服单元的定位信息；

其中，控制模块4，用于根据故障信息控制故障伺服单元进入屏蔽状态。

进一步的，获取模块3包括第一获取单元、第二获取单元；

其中，第一获取单元，用于根据反馈信号获取故障伺服单元的定位信息；

其中，第二获取单元，用于根据反馈信号获取故障伺服单元的故障原因信息。

进一步的，控制模块4包括判断单元、第一控制单元、第二控制单元；

其中，判断单元，用于判断故障原因信息是否属于第一类故障原因信息；

其中，第一控制单元，用于在故障原因信息属于第一类故障原因信息时，自动控制故障伺服单元进入屏蔽状态；

其中，第二控制单元，用于在故障原因信息不属于第一类故障原因信息时，发出询问信号并等待应答信号，并根据应答信号对故障伺服单元进行控制。

由上可知，该机器人伺服系统故障调试装置，通过向各伺服电机驱动器发送调试信号；接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；重复上述步骤，直到完成所有调试；从而在机器人伺服系统调试过程中遇到伺服故障时，避免通过插拔网线的方式来摒除故障伺服的干扰，而导致操作繁琐、容易出错的问题。

请参阅图3，本申请实施例还提供一种电子设备100，包括处理器101和存储器102，存储器102中存储有计算机程序，处理器101通过调用存储器102中存储的计算机程序，用于执行上述的机器人伺服系统故障调试方法。

其中，处理器101与存储器102电性连接。处理器101是电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或调用存储在存储器102内的计算机程序，以及调用存储在存储器102内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。

存储器102可用于存储计算机程序和数据。存储器102存储的计算机程序中包含有可在处理器中执行的指令。计算机程序可以组成各种功能模块。处理器101通过调用存储在存储器102的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。

在本实施例中，电子设备100中的处理器101会按照如下的步骤，将一个或一个以上的计算机程序的进程对应的指令加载到存储器102中，并由处理器101来运行存储在存储器102中的计算机程序，从而实现各种功能：向各伺服电机驱动器发送调试信号；接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；重复上述步骤，直到完成所有调试。

由上可知，该电子设备，通过向各伺服电机驱动器发送调试信号；接收各伺服电机驱动器发回的反馈信号；根据所述反馈信号获取故障信息，所述故障信息包括故障伺服单元的定位信息；根据所述故障信息控制所述故障伺服单元进入屏蔽状态；重复上述步骤，直到完成所有调试；从而在机器人伺服系统调试过程中遇到伺服故障时，避免通过插拔网线的方式来摒除故障伺服的干扰，而导致操作繁琐、容易出错的问题。

请参阅图5，本申请实施例还提供一种机器人伺服系统，包括运动控制器200，运动控制器通过ethercat总线201与多个伺服单元202依次串联连接，伺服单元202包括伺服电机驱动器203和与伺服电机驱动器连接的伺服电机204，且运动控制器200内设置有ethercat主站205，伺服电机驱动器203内设置有ethercat从站206；伺服单元202还包括与其伺服电机驱动器并联连接的旁路总线207，以及用于接通旁路总线207或伺服电机驱动器203与ethercat总线201（即同一时间内，旁路总线207、伺服电机驱动器203之一与ethercat总线201接通）的双向开关208。

在一些实施方式中，双向开关208为电磁开关；在另一些实施方式中，双向开关208为手动开关。

由上可知，该机器人伺服系统，调试过程中遇到伺服故障时，可通过接通旁路总线而使故障伺服单元进入屏蔽状态，从而可避免通过插拔网线的方式来摒除故障伺服的干扰，而导致操作繁琐、容易出错的问题。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本发明实质上相同。