Elmo驱动器:CANopen协议电机PVT模式的PDO映射

本文介绍了在Rhex机器人项目中,为解决电机控制噪音和通信带宽问题,采用Elmo驱动器的CANopen协议电机PVT模式。详细阐述了如何开启PVT模式的PDO映射,包括PDO映射对象的ID和子ID选择,传输模式配置,以及PVT参数对象ID的确定。通过RPDO3配置为异步接收,实现了PVT模式的高效数据传递和连续平稳运动。

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Elmo驱动器:CANopen协议电机PVT模式的PDO映射

0.前言

最近在做Rhex机器人,该机器人的六条腿部每条腿均只有一个电机,对步态的控制完全依赖于一个电机的控制,使用以前用的比较简单的电机位置PTP(Point to Point)模式时由于每两个点之间驱动器均要进行一次加速减速的过程,而实际的控制过程中对每条腿每个周期的规划是一个整体的加速减速过程,PTP导致电机运动噪音很大(每两个点之间从0加速到最大速度再减速到0,存在很大的冲击),而且在整个周期很短又有六条腿的情况下高频控制对通信带宽要求很高,因此决定采用PVT(Position Velocity Time)模式,即对一个周期内每个位置的速度和两个点直接的时间进行控制,这样就能实现整个周期的连续平稳运动。

1.开启PVT模式的PDO映射

Elmo驱动器预设了CANOPEN协议下的高速PVT模式的PDO映射,即直接通过PDO传输数据,不需要通过SDO访问对象字典的方法对数据进行读写,从而实现主机与从机直接的高效数据传递。
PDO的映射通过客户端(此时应为用户采用的CAN发送模块)向服务端(驱动器)发送SDO指令实现,SDO指令结构如下图所示
在这里插入图片描述
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其中字节0为配置数据,字节123为对象字典index和sub-index,字节4567为数据
现在我们想将PDO映射为PVT模式参数,因此先看看使用PDO映射PVT时要在SDO指令中使用的接受PDO映射对象的ID和子ID
在这里插入图片描述
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ID0x1600-0x1603分别对应R-PDO1~R-POD4,每一个ID同时具备两个子ID分别用于指明映射到该PDO的对象个数与映射的对象的ID、子ID和Date。
除此之外,对PDO进行映射时还需要对触发模式进行配置,
在这里插入图片描述
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此处只需对传输模式进行配置,即sub-ID 2
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由于我们要讲PVT模式参数映射到PDO,因此还需要知道PVT参数的对象ID
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综合以上信息,此处我们将PVT模式的数据映射到RPDO3,将其配置为异步接收,即不需要同步信号,接收到数据后在驱动器空闲循环立即对数据进行处理,具体配置代码如下

/**
 * @brief SetPVTPDOMapping
 *      将PVT参数(0x2001)映射到RPDO2,用于快速传递PVT参数。
 */

void Driver::SetPVTPDOMapping()
{
   
   
    can_frame frame;
    memset(&frame, 0, sizeof(can_frame)
### ELMO驱动器CANopen协议的实现方案及开发指南 ELMO驱动器是一款广泛应用于工业自动化领域的高性能伺服驱动器,其支持多种通信协议,其中包括CANopen协议。以下是关于ELMO驱动器CANopen协议相关的技术信息和实现方法的详细说明。 #### 1. CANopen协议简介 CANopen是一种基于CAN总线的高层协议,主要用于嵌入式系统中的实时通信。它定义了标准化的对象字典、服务以及通信机制,使得不同厂商的设备可以轻松互操作[^1]。在ELMO驱动器中,CANopen协议被用来实现主从架构下的运动控制,允许主机通过标准的消息格式对驱动器进行参数配置和实时控制。 #### 2. ELMO驱动器CANopen支持 ELMO驱动器内置了对CANopen协议的支持,用户可以通过配置对象字典来实现与主机的通信。以下是一些关键点: - **对象字典**:ELMO驱动器的对象字典包含了所有可配置参数及其对应的索引地址。例如,控制字(Controlword)通常位于索引`0x6040`,状态字(Statusword)位于索引`0x6041`[^3]。 - **PDO映射**:过程数据对象(PDO)用于快速传输实时数据。用户需要将所需的控制信号(如目标位置、速度等)映射到发送PDO,并将反馈信号(如实际位置、速度等)映射到接收PDO[^2]。 - **模式切换**:ELMO驱动器支持多种控制模式,包括位置模式、速度模式和扭矩模式。这些模式可以通过设置对象字典中的相关参数来激活[^1]。 #### 3. 配置与调试步骤 以下是配置ELMO驱动器以支持CANopen协议的基本流程: - **硬件连接**:确保驱动器正确连接到CAN总线网络,并且终端电阻已安装到位。 - **节点ID配置**:为每个驱动器分配唯一的节点ID,以便主机能够区分不同的从设备。 - **波特率设置**:根据应用需求选择合适的CAN总线波特率(如250 kbps或500 kbps),并确保所有设备使用相同的波特率设置[^3]。 - **对象字典下载**:通过ELMO驱动器提供的软件工具(如Elmo Configuration Studio)下载并编辑对象字典,完成必要的参数配置。 #### 4. 编程示例 以下是一个简单的Python代码示例,展示如何通过CANopen协议ELMO驱动器进行通信: ```python import canopen # 初始化CANopen网络 network = canopen.Network() network.connect(bustype='socketcan', channel='can0') # 添加ELMO驱动器节点 node_id = 1 node = network.add_node(node_id, 'path/to/elmo.eds') # 设置控制字以启动驱动器 control_word = node.sdo['Controlword'] control_word.raw = 0x0F # 切换到运行模式 # 读取状态字 status_word = node.sdo['Statusword'] print(f"驱动器状态: {status_word.raw}") # 设置目标位置 target_position = node.sdo['Position Demand Value'] target_position.raw = 1000 # 单位取决于驱动器配置 # 断开连接 network.disconnect() ``` #### 5. 常见问题与解决方案 - **通信失败**:检查CAN总线是否正常工作,确认波特率和节点ID设置是否正确。 - **参数不匹配**:确保对象字典中的参数与应用程序需求一致,避免因配置错误导致的行为异常。 - **性能优化**:根据具体应用场景调整PDO传输周期和带宽占用,以提高系统响应速度。
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