EtherCAT運動控制器在ROS上的應用開發案例（下）

本篇文章我們主要介紹正運動技術動態鏈接庫環境配置以及EtherCAT運動控制器在ROS下的單軸運動。

在正式學習之前，我們先了解一下正運動技術的EtherCAT運動控制器ZMC432和ZMC408CE。這兩款產品分別是32軸，8軸EtherCAT運動控制器。

ZMC432功能簡介

ZMC432是正運動推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運動控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，ZMC系列運動控制器可應用于各種需要脫機或聯機運行的場合。

ZMC432最多可支持32軸運動控制，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。

ZMC432支持32軸脈沖輸入與編碼器反饋，通用IO包含24路輸入口和12個輸出口；2路AD，2路DA；其中特定輸出口支持高速PWM控制。

ZMC432通過EtherCAT和CAN總線進行硬件資源擴展，可擴展至4096路輸入和4096路輸出。

ZMC408CE功能簡介

ZMC408CE是正運動推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運動控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，ZMC系列運動控制器可應用于各種需要脫機或聯機運行的場合。

ZMC408CE支持8軸運動控制，最多可擴展至32軸，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。

ZMC408CE支持8軸運動控制，可采用脈沖軸（帶編碼器反饋）或EtherCAT總線軸，通用IO包含24路輸入口和16路輸出口，部分IO為高速IO，模擬量AD/DA各兩路，EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8個通道的硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出，還支持8通道PWM輸出，對應的輸出口為OUT0-7，支持8個通道同時觸發硬件比較輸出。

ZMC408CE可靈活進行硬件資源擴展，通過CAN或EtherCAT總線可擴展至4096個輸入和4096個輸出。

→ZMC432，ZMC408CE均使用同一套API函數，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開發語言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統。

上節課程中，我們介紹了ROS應用背景和Ubuntu18.04安裝ROS Melodic詳細過程，并且通過ROS編程案例“消息發布和訂閱”來詳細說明正運動技術EtherCAT運動控制器ROS的應用開發。

01 配置正運動技術動態鏈接庫環境

1.添加動態鏈接庫

在程序包目錄zmotion（catkin_ws/src/zmotion/）下新建文件夾lib，存放動態鏈接庫libzmotion.so。

在CMakeLists.txt中添加第三方庫路徑（build下）：

link_directories(
  lib
  ${catkin_LIB_DIRS}
)

并在CMakeLists.txt文件中鏈接動態鏈接庫（調用鏈接庫時文件名去掉lib和.so）：

target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES} zmotion)

2.添加庫函數zmcaux.cpp、zmotion.h、zmcaux.h

添加zmcaux.cpp文件到catkin_ws/src/zmotion/src目錄下：

添加頭文件zmotion.h、zmcaux.h到catkin_ws/src/zmotion/include/ zmotion目錄下：

并在CMakeLists.txt中添加這三個庫文件：

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

修改頭文件引用，如下圖所示（要填include文件的相對地址，zmotion為程序包名）：

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

? ?

02 正運動控制器在ROS下的單軸運動

talker節點實現軸0的運動，并將其位置實時發送給listener節點，修改talker.cpp如下：

1.添加句柄和頭文件

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

2.通過EtherNET鏈接運動控制器

ZMC_LinuxLibInit();
//以太網（Ethernet）鏈接
char ipaddr[16] = {"192.168.0.11"};
int x =ZAux_OpenEth(ipaddr,&g_handle); //***ZMC
ROS_INFO("以太網鏈接控制器:%d",x);//返回0則連接成功

3.實現單軸運動

ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, 0, 200); //設置軸0運動速度為200units/s
ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, 2000); //設置軸0加速度為2000units/s/s
ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, 2000); //設置軸0減速度為2000units/s/s
ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, 0, 100); //設置軸0 S曲線時間100ms
ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, 0, 300); //軸0 相對與當前位置運動100 units

4.將實時位置發送給listener節點

float piValue;
while (ros::ok())
{
  std_msgs::Float64 msg;
  ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, 0, & piValue);//獲取時候
  msg.data = piValue;
    //輸出，用來替代prinf/cout
    ROS_INFO("Position is: %f", msg.data); 
  chatter_pub.publish(msg);
  ros::spinOnce();
    //休眠，來使發布頻率為10Hz
    loop_rate.sleep();
}

5.編譯

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

6.運行程序

//打開一個新終端
roscore
//打開另一個新終端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion talker
//打開另一個新終端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion listener

運行效果如下，實時輸出位置：

此外，我們在上位機上的示波器上可以看見，軸0做S曲線運動：

本次，正運動技術EtherCAT運動控制器在ROS上的應用（下），就分享到這里。

審核編輯：劉清