EtherCAT运动控制器在ROS上的应用(下)

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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。详情点击→EtherCAT运动控制器在ROS上的应用（上）。

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.cppsrc/zmcaux.cppinclude/zmotion/zmotion.hinclude/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); //***ZMCROS_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/sZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, 2000); //设置轴0加速度为2000units/s/sZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, 2000); //设置轴0减速度为2000units/s/sZAux_Direct_SetSramp(g_handle, 0, 100); //设置轴0 S曲线时间100msZAux_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。

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正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才。力求创新，目前公司拥有专利、著作权等知识产权五十余项。在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校和科研院所协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。

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