EtherCAT运动控制器在ROS上的应用开发案例（下）

本篇文章我们主要介绍正运动技术动态链接库环境配置以及EtherCAT运动控制器在ROS下的单轴运动。

在正式学习之前，我们先了解一下正运动技术的EtherCAT运动控制器ZMC432和ZMC408CE。这两款产品分别是32轴，8轴EtherCAT运动控制器。       

ZMC432功能简介

ZMC432是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口，ZMC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

ZMC432最多可支持32轴运动控制，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随等功能。

ZMC432支持32轴脉冲输入与编码器反馈，通用IO包含24路输入口和12个输出口；2路AD，2路DA；其中特定输出口支持高速PWM控制。

ZMC432通过EtherCAT和CAN总线进行硬件资源扩展，可扩展至4096路输入和4096路输出。

ZMC408CE功能简介

ZMC408CE是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口，ZMC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

ZMC408CE支持8轴运动控制，最多可扩展至32轴，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随等功能。

ZMC408CE支持8轴运动控制，可采用脉冲轴（带编码器反馈）或EtherCAT总线轴，通用IO包含24路输入口和16路输出口，部分IO为高速IO，模拟量AD/DA各两路，EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8个通道的硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，还支持8通道PWM输出，对应的输出口为OUT0-7，支持8个通道同时触发硬件比较输出。

ZMC408CE可灵活进行硬件资源扩展，通过CAN或EtherCAT总线可扩展至4096个输入和4096个输出。

→ZMC432，ZMC408CE均使用同一套API函数，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。

上节课程中，我们介绍了ROS应用背景和Ubuntu18.04安装ROS Melodic详细过程，并且通过ROS编程案例“消息发布和订阅”来详细说明正运动技术EtherCAT运动控制器ROS的应用开发。

01 配置正运动技术动态链接库环境

1.添加动态链接库

在程序包目录zmotion（catkin_ws/src/zmotion/）下新建文件夹lib，存放动态链接库libzmotion.so。

在CMakeLists.txt中添加第三方库路径（build下）：

 

link_directories(
  lib
  ${catkin_LIB_DIRS}
)

并在CMakeLists.txt文件中链接动态链接库（调用链接库时文件名去掉lib和.so）：

 

 

target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES} zmotion)

2.添加库函数zmcaux.cpp、zmotion.h、zmcaux.h

 

添加zmcaux.cpp文件到catkin_ws/src/zmotion/src目录下：

添加头文件zmotion.h、zmcaux.h到catkin_ws/src/zmotion/include/ zmotion目录下：

并在CMakeLists.txt中添加这三个库文件：

 

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

 

修改头文件引用，如下图所示（要填include文件的相对地址，zmotion为程序包名）：

 

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

   

02 正运动控制器在ROS下的单轴运动

 

talker节点实现轴0的运动，并将其位置实时发送给listener节点，修改talker.cpp如下：

1.添加句柄和头文件

 

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

 

2.通过EtherNET链接运动控制器

 

ZMC_LinuxLibInit();
//以太网（Ethernet）链接
char ipaddr[16] = {"192.168.0.11"};
int x =ZAux_OpenEth(ipaddr,&g_handle); //***ZMC
ROS_INFO("以太网链接控制器:%d",x);//返回0则连接成功

 

3.实现单轴运动

 

ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, 0, 200); //设置轴0运动速度为200units/s
ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, 2000); //设置轴0加速度为2000units/s/s
ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, 2000); //设置轴0减速度为2000units/s/s
ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, 0, 100); //设置轴0 S曲线时间100ms
ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, 0, 300); //轴0 相对与当前位置运动100 units

 

4.将实时位置发送给listener节点

 

float piValue;
while (ros::ok())
{
  std_msgs::Float64 msg;
  ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, 0, & piValue);//获取时候
  msg.data = piValue;
    //输出，用来替代prinf/cout
    ROS_INFO("Position is: %f", msg.data); 
  chatter_pub.publish(msg);
  ros::spinOnce();
    //休眠，来使发布频率为10Hz
    loop_rate.sleep();
}

5.编译

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

 

6.运行程序

 

//打开一个新终端
roscore
//打开另一个新终端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion talker
//打开另一个新终端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion listener

运行效果如下，实时输出位置：

 

此外，我们在上位机上的示波器上可以看见，轴0做S曲线运动：

本次，正运动技术EtherCAT运动控制器在ROS上的应用（下），就分享到这里。

审核编辑：刘清