本篇文章我們主要介紹正運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)環(huán)境配置以及EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器在ROS下的單軸運(yùn)動(dòng)。

在正式學(xué)習(xí)之前，我們先了解一下正運(yùn)動(dòng)技術(shù)的EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器ZMC432和ZMC408CE。這兩款產(chǎn)品分別是32軸，8軸EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器。

ZMC432功能簡(jiǎn)介

ZMC432是正運(yùn)動(dòng)推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤(pán)等通訊接口，ZMC系列運(yùn)動(dòng)控制器可應(yīng)用于各種需要脫機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行的場(chǎng)合。

ZMC432最多可支持32軸運(yùn)動(dòng)控制，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。

ZMC432支持32軸脈沖輸入與編碼器反饋，通用IO包含24路輸入口和12個(gè)輸出口；2路AD，2路DA；其中特定輸出口支持高速PWM控制。

ZMC432通過(guò)EtherCAT和CAN總線進(jìn)行硬件資源擴(kuò)展，可擴(kuò)展至4096路輸入和4096路輸出。

ZMC408CE功能簡(jiǎn)介

ZMC408CE是正運(yùn)動(dòng)推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤(pán)等通訊接口，ZMC系列運(yùn)動(dòng)控制器可應(yīng)用于各種需要脫機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行的場(chǎng)合。

ZMC408CE支持8軸運(yùn)動(dòng)控制，最多可擴(kuò)展至32軸，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。

ZMC408CE支持8軸運(yùn)動(dòng)控制，可采用脈沖軸（帶編碼器反饋）或EtherCAT總線軸，通用IO包含24路輸入口和16路輸出口，部分IO為高速I(mǎi)O，模擬量AD/DA各兩路，EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8個(gè)通道的硬件比較輸出、硬件定時(shí)器、運(yùn)動(dòng)中精準(zhǔn)輸出，還支持8通道PWM輸出，對(duì)應(yīng)的輸出口為OUT0-7，支持8個(gè)通道同時(shí)觸發(fā)硬件比較輸出。

ZMC408CE可靈活進(jìn)行硬件資源擴(kuò)展，通過(guò)CAN或EtherCAT總線可擴(kuò)展至4096個(gè)輸入和4096個(gè)輸出。

→ZMC432，ZMC408CE均使用同一套API函數(shù)，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺(tái)，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統(tǒng)。

上節(jié)課程中，我們介紹了ROS應(yīng)用背景和Ubuntu18.04安裝ROS Melodic詳細(xì)過(guò)程，并且通過(guò)ROS編程案例“消息發(fā)布和訂閱”來(lái)詳細(xì)說(shuō)明正運(yùn)動(dòng)技術(shù)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器ROS的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

01 配置正運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)環(huán)境

1.添加動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)

在程序包目錄zmotion（catkin_ws/src/zmotion/）下新建文件夾lib，存放動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)libzmotion.so。

在CMakeLists.txt中添加第三方庫(kù)路徑（build下）：

link_directories(
  lib
  ${catkin_LIB_DIRS}
)

并在CMakeLists.txt文件中鏈接動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（調(diào)用鏈接庫(kù)時(shí)文件名去掉lib和.so）：

target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES} zmotion)

2.添加庫(kù)函數(shù)zmcaux.cpp、zmotion.h、zmcaux.h

添加zmcaux.cpp文件到catkin_ws/src/zmotion/src目錄下：

添加頭文件zmotion.h、zmcaux.h到catkin_ws/src/zmotion/include/ zmotion目錄下：

并在CMakeLists.txt中添加這三個(gè)庫(kù)文件：

add_executable(talker 
src/talker.cpp
src/zmcaux.cpp
include/zmotion/zmotion.h
include/zmotion/zmcaux.h
)

修改頭文件引用，如下圖所示（要填include文件的相對(duì)地址，zmotion為程序包名）：

#include "zmotion/zmotion.h"
#include "zmotion/zmcaux.h"

? ?

02 正運(yùn)動(dòng)控制器在ROS下的單軸運(yùn)動(dòng)

talker節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)軸0的運(yùn)動(dòng)，并將其位置實(shí)時(shí)發(fā)送給listener節(jié)點(diǎn)，修改talker.cpp如下：

1.添加句柄和頭文件

#include "zmotion/zmotion.h"
#include "zmotion/zmcaux.h"
ZMC_HANDLE g_handle=NULL;

2.通過(guò)EtherNET鏈接運(yùn)動(dòng)控制器

ZMC_LinuxLibInit();
//以太網(wǎng)（Ethernet）鏈接
char ipaddr[16] = {"192.168.0.11"};
int x =ZAux_OpenEth(ipaddr,&g_handle); //***ZMC
ROS_INFO("以太網(wǎng)鏈接控制器:%d",x);//返回0則連接成功

3.實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)動(dòng)

ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, 0, 200); //設(shè)置軸0運(yùn)動(dòng)速度為200units/s
ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, 2000); //設(shè)置軸0加速度為2000units/s/s
ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, 2000); //設(shè)置軸0減速度為2000units/s/s
ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, 0, 100); //設(shè)置軸0 S曲線時(shí)間100ms
ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, 0, 300); //軸0 相對(duì)與當(dāng)前位置運(yùn)動(dòng)100 units

4.將實(shí)時(shí)位置發(fā)送給listener節(jié)點(diǎn)

float piValue;
while (ros::ok())
{
  std_msgs::Float64 msg;
  ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, 0, & piValue);//獲取時(shí)候
  msg.data = piValue;
    //輸出，用來(lái)替代prinf/cout
    ROS_INFO("Position is: %f", msg.data); 
  chatter_pub.publish(msg);
  ros::spinOnce();
    //休眠，來(lái)使發(fā)布頻率為10Hz
    loop_rate.sleep();
}

5.編譯

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

6.運(yùn)行程序

//打開(kāi)一個(gè)新終端
roscore
//打開(kāi)另一個(gè)新終端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion talker
//打開(kāi)另一個(gè)新終端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion listener

運(yùn)行效果如下，實(shí)時(shí)輸出位置：

此外，我們?cè)?a target="_blank">上位機(jī)上的示波器上可以看見(jiàn)，軸0做S曲線運(yùn)動(dòng)：

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器在ROS上的應(yīng)用（下），就分享到這里。

審核編輯：劉清