钧舵EPG系列电动夹爪

1. 机器人控制钧舵电动夹爪示例

天链TCB超轻量协作机械臂末端可以配备钧舵EPG系列电动平行夹爪,为了便于用户快速操作夹爪,在此节主要讲解使用机器人示教软件去控制钧舵EPG40-100电动夹爪,机械臂与夹爪之间的通信方式采用RS485串口和Modbus RTU协议。

1.1 电气连接

钧舵EPG系列电动平行夹爪采用DC24V供电,支持Modbus通讯控制,电气接口与机械臂末端14芯航插线接口对应如下表所示。

夹爪RS485接口 机械臂14芯航插线
电源0V(蓝色) N24
电源24V+(棕色) P24
RS485A(白色) 485A
RS485B(黑色) 485B

1.2 示教器Modbus配置

机械臂与夹爪之间采用Modbus主从站模式进行配置,机械臂控制器为主站,夹爪为从站,其中夹爪从站ID一般为9(钧舵电动夹爪在 Modbus-RTU 通讯网络中的从站地址,其范围为1-247,此参数可修改),可以从钧舵官方PC 端专用上位机调试软件中查看。在开始写程序之前,需要先在示教器上进行主站配置,配置流程如下。

1. 打开设置-外部通讯-modbus设置-modbus参数,选择主站。

2. 点击下方的修改,进行参数配置,工艺号选择任意(后续在程序编写时一致即可),协议选择为RTU,从站ID修改为夹爪设备ID,端口2(固定),波特率/校验位/数据位/停止位(钧舵EPG系列夹爪固定为115200/N/8/1) ,如下图所示。

3. 修改完成后点击保存即可。

1.3 Modbus协议说明

为了便于用户快速使用夹爪,在此对钧舵EPG系列电动夹爪Modbus协议做简单说明,由于钧舵夹爪控制分为含参数控制模式以及无参数控制模式,此示例中仅展示含参数控制模式,更多具体详细说明请参考《JODELL钧舵EPG系列电动平行夹爪通用详细说明书》。电动夹爪具有丰富的读写寄存器,根据不同的寄存器可以实现各类功能,其寄存器包含控制用寄存器、状态反馈寄存器、设备寄存器等。以下表格是一些常用寄存器说明。

寄存器地址 说明
0x03E8低字节 控制寄存器
0x03E8高字节 无参数控制指令寄存器
0x03E9低字节 保留
0x03E9高字节 位置设置寄存器
0x03EA低字节 速度设置寄存器
0x03EA高字节 力设置寄存器
0x03FB低字节 编码器对零
0x03FC低字节 强行打开制动器
0x03FD低字节 控制模式切换
0x03FE低字节 IO模式切换
0x07D0低字节 夹爪状态
0x07D1低字节 故障状态
0x07D1高字节 位置状态
0x07D2低字节 速度状态
0x07D2高字节 力状态(即时电流)
0x07D3低字节 母线电压
0x07D3高字节 环境温度

1. 控制寄存器(0x03E8低字节)

该寄存器是电动夹爪的主要功能寄存器,包含电动夹爪使能,模式切换,动作控制等功能,具体说明如下表所示。

Bit 名称 功能说明
0 rACT 在控制电动夹爪前必须先使能电动夹爪。
0x0:停止电动夹爪,
0x1:使能电动夹爪
注意:在执行其他任何操作,rACT位保持不变。清除rACT位以重新启动电动夹爪并清除所有故障状态。
使能时请确保滑道内无明显阻碍物导致行程变小
1 rMODE 设置电动平行夹爪的工作模式
0x0:处于参数控制模式,需设置当前命令下的位置,速度,力参数。
0x1:处于无输入参数控制模式,详情请参考夹爪说明书寄存器0x03E8高字节。
2 rSTOP急停 0x0:无变化;0x1:停止在当前位置
3 rGTO:目标位置 控制电动夹爪根据设置的参数进行运动。
0x0:停止;0x1:运动到目标位置
注意:当不设置该位时,该设备只执行使能指令,不能动作;当rMODE=0x0时,参数由设置0x03E9高字节和0x03EA设置;当rMODE=0x1时,参数由0x03E8高字节对应的参数进行设置。
4~7 预留 预留

无参数指令寄存器(0x03E8高字节)仅在电动夹爪rMODE=0x1时生效。

2. 动态位置寄存器(0x03E9高字节)

该寄存器为rMODE=0x0时的位置参数设置寄存器,详情说明如下表。

Bit 名称 功能说明
0~7 位置参数寄存器 该寄存器用于设置夹持器手指的目标位置。位置0x00和0xFF分别对应于完全开启和完全关闭的机械止损点
完全开启:0x00;完全关闭:0xFF
注意:1.0x00表示完全打开,0xFF表示完全闭合,两指之间线性关系。2.为了避免夹取状态位置识别错误,需结合电动夹爪的最大行程与夹取物体的最大行程来确定夹取的位置。

3. 动态速度寄存器(0x03EA低字节)

该寄存器为rMODE=0x0时的速度参数设置寄存器,详情说明如下表。

Bit 名称 功能说明
0~7 速度参数寄存器 此寄存器用于实时设置夹持器的关闭或打开速度,然而,设置一个速度不会启动一个动作
最低速度:0x00,最高速度:0xFF
注意:0x00代表可以稳定控制的最低速度,0xFF表示可控的最高速度,他们之间呈线性变化。

4. 动态力寄存器(0x03EA高字节)

该寄存器为rMODE=0x0时的力参数设置寄存器,详情说明如下表。

Bit 名称 功能说明
0~7 力参数寄存器 力的设置决定了夹钳的最终握力。这个力量将确定发送到电机的最大电流。
最小力:0x00,最大力:0xFF
注意:0x00代表可以稳定控制的最小力,0xFF表示可控的最大力

1.4 程序编写

新建一个工程ModbusTest,在程序中添加以下指令,即可完成夹爪在全速全力的状态下打开和闭合一次。

程序详解:

1. 打开MODBUS连接 主站 工艺号1

作用:打开工艺号为1的Modbus主站。

2. 赋值 I001 = 9   I002 = 0           I003 = 65535

赋值 I001 = 9   I002 = 65280   I003 = 65535

作用:定义3个整型变量I00X,分别进行赋值。

I001 = 9代表控制寄存器0x03E8的低字节8位0000 1001,即0x9=9,相当于初始化激活夹爪,分别代表第0位rACT=0x 1(使能夹爪),第1位rMODE=0x 0(参数控制模式),第2位rSTOP=0x 0(无变化),第3位rGTO=0x 1(根据设置参数运动到目标位置)。

I002 = 0(65280)代表位置寄存器0x03E9的数据,其中低字节数据始终为0x00,那么0就是高字节0x00 加低字节0x00组成,表示夹爪完全打开,65280就是高字节0xFF加低字节0x00,表示夹爪完全闭合。

I003 = 65535代表参数寄存器0x03EA的数据(低字节为速度寄存器,高字节为力寄存器),65535就是高字节0xFF加低字节0xFF,表示夹爪运动时全速全力。如果想要设置为半速半力,应该设置I003=32639,向下取整高字节0x7F加低字节0x7F,所得值为0x7F7F=32639。

3. MODBUS写操作 工艺号1 4x I001 1000 3

作用:往夹爪从站1000号地址寄存器开始,一直写3个直到1002号寄存器结束(即0x03E8,0x03E9,x03EA),写入I001—I003的数据。其中4x表示从站寄存器地址类型是16位寄存器(可读可写,支持功能码03(读寄存器),06(写入单个寄存器),16(写入多个寄存器))。

4. 延时2秒

作用:等待夹爪开合动作的完成,否则Modbus指令直接下发完毕,断开连接后夹爪不会有动作。在实际使用过程中可获取夹爪是否完成动作的状态,将这个状态作为程序继续运行的判断逻辑即可。

5. 断开MODBUS连接 主站 工艺号1

作用:关闭工艺号为1的Modbus主站。