SPREKER

Arthur Ketels, Speciaal Machine Fabriek Ketels

TITEL

Ethercat, open-source en FPGA’s in een oogoperatierobot

TIJD

16:00

ABSTRACT

Een praktisch voorbeeld hoe state-of-the-art motion control, miniaturisatie, FPGA’s en Ethercat kunnen worden gecombineerd met opensource softwaredrivers.

De doelstelling is om in de beschikbare kleine ruimte in de operatierobot in totaal vijf servoassen met bijbehorende encoders en eindstandmelders te sturen. Voor een optimale controle en voorkoming van EMI zijn de drivers uitgevoerd als klasse AB in plaats van de gebruikelijke klasse D. Om ruimte te besparen is bijna alle logica in FPGA’s geplaatst die worden ingezet als system-on-chip. Ethercat wordt gebruikt om met hoge bandbreedte alle assen en controller te kunnen voorzien van informatie. Een volledig operatiesysteem bestaat uit twee robots en twee haptic masters, in totaal twintig servoassen. Deze en nog andere data zijn gekoppeld in een bus en laten cyclustijden tot 50 µs toe.

Opensource software voor de Ethercat-stack laat toe om in heel korte tijd werkende firmware te maken die voldoet aan alle protocolspecificaties en tevens eenvoudig aan te passen is aan deze low-level embedded omgeving met bijzondere veiligheidseisen. De voordelen van het opensource ontwikkelmodel is dat commerciële partijen die de software toepassen veelal bereid zijn om hun specifieke uitbreidingen te doneren aan het project. In een low-level toolkit zitten immers geen waardevolle bedrijfsgeheimen, deze komen pas tot uiting in de hogere, meer abstracte lagen. De softwarestack wordt door de tijd heen wel telkens verrijkt met uit de praktijk geboren oplossingen zodat een steeds krachtigere toolbox ontstaat. Nieuwe projecten kunnen hiervan profiteren.