ARC6 (Robot Controller)

1. 제품 소개

1.1 ARC6 (Robot Controller)

1.2 특장점

에이딘로보틱스의 센서와 호환하여 협동로봇의 모션/힘 제어를 위한 실시간 로봇 모션 제어기
실시간 제어를 위한 Xenomai 탑재
초고속 통신 EtherCAT 및 ROS 지원

1.3 사양

Index	ARC 6	ARC 11
CPU	6th gen intel	11th gen intel
CPU TDP	i7-6600U	i7-1185G7E
Memory Type	DDR4 2133MHz 8GB / mSATA128GB	DDR4 3200MHz 16GB / NVME 500GB
Power	9-36VDC (12VDC)	9-36VDC (12VDC)
Ethernet	Intel i210/i211 1G (2 Port)	Intel i219 1G / i225/226 2.5G (2 Port)
Connection	DP1.2 X1, DVI-D X 1 USB3.0 X 4, 8bit DIO Connection	HDMI 2.0, DP1.4 X 2, C type DP1.4 X 1 USB3.2 gen2 X 4 USB type C X 1, 8bit DIO
Operating Humidity	0~90%	0~90%
Operating temperature	0-60℃	0-60℃
Interfaces	EtherNET, EtherCAT	EtherNET, EtherCAT
Operating System	1. RT-OS Ubuntu 14.04 Xenomai 2.4 2. RT-OS Ubuntu 20.04 Xenomai 3.2.4 (SOEM) (Pick 1)	RT-OS Ubuntu 20.04 Xenomai 3.2.4 (SOEM)

2. 설치 가이드

2.1 구성품

• Xenomai + EtherCAT RTOS가 적용된 ARC6 x 1EA

2.2 연결 (wiring)

• 사용자 이름 : gene / 비밀번호 : a

• EtherCAT Master 포트의 경우 CAT 스티커가 붙은 랜 포트 사용

• 다른 랜 포트의 경우 일반 인터넷용으로 사용 가능

3. Tutorial

• 해당 튜토리얼은 Elmo Driver를 연결하여 진행합니다. 다른 EtherCAT slave를 연결하고 진행할 경우 정상 작동하지 않을 가능성이 높습니다.

• Elmo Driver를 이용해 모터의 전류제어를 진행하는 튜토리얼입니다. 모터 드라이버 튜닝 이후 진행 바랍니다.

• 다른 EtherCAT slave를 사용하는 경우, 4. EtherCAT slave Configuration & PDO mapping을 먼저 진행하시는걸 추천드립니다.

• 아래 튜토리얼은 Freerun 모드에서 작동하는 코드입니다. DC mode로 사용하려는 경우 따로 코드를 수정하셔야 합니다.

3.1 연결 (wiring)

• Elmo Driver의 EtherCAT IN 포트와 ARC6의 EtherCAT 랜 포트와 연결

3.2 코드 실행 (Current control)

3.2.1 Xenomai 2.6.5의 경우

• 터미널 3개를 엽니다.

- (터미널 1) roscore
- (터미널 2) rosrun elmo_ethercat main
- (터미널 3) rosrun elmo_ethercat current_control

• current_control 터미널에서 모터 번호(0번부터 시작)를 입력하고, 전류 값을 입력해주면 모터에 전류가 가해집니다.

• 전류값 입력의 경우 -1000 ~ 1000까지이며, 0의 경우 0A, 1000의 경우 continious current가 가해집니다.

• Actual position, Actual current의 경우 main 터미널에서 확인할 수 있습니다.

3.2.2 Xenomai 3.1의 경우

• 터미널 2개를 엽니다.

- (터미널 1) roslaunch elmo_ethercat main.launch
- (터미널 2) rosrun elmo_ethercat current_control

• current_control 터미널에서 모터 번호(0번부터 시작)를 입력하고, 전류 값을 입력해주면 모터에 전류가 가해집니다.

• 전류값 입력의 경우 -1000 ~ 1000까지이며, 0의 경우 0A, 1000의 경우 continious current가 가해집니다.

• position, actual current의 경우 main 터미널에서 확인할 수 있습니다.

4. EtherCAT slave Configuration & PDO mapping

• EtherCAT slave 장비 수 변경, 다른 종류의 EtherCAT slave 장비, 다른 PDO를 사용하고 싶은 경우 EtherCAT 관련 코드를 수정하여야 합니다.

• Xenomai2(Igh EtherCAT)과 Xenomai3(SOEM EtherCAT)의 코드 수정법이 다르니 주의바랍니다.

4.0 EtherCAT slave 장비 수 변경 (Xenomai 2.6.5/3.1 공통)

• 해당 수정은 이미 원하는 장비의 PDO mapping에 관련한 코드는 이미 다 수정되었고, slave 수만 변경하는 경우에 사용되는 방법입니다.

• 제공되는 튜토리얼 코드의 경우 Elmo driver, anybus를 사용하는 경우 바로 수정 가능합니다.

다만, Master → Elmo driver → Anybus 순으로 연결해야지만 정상 작동됩니다.

4.0.1 수정 방법

• include/Elmo_EtherCAT.h 파일에서 Elmo driver의 경우 NUM_ELMO_DRIVER, Anybus의 경우 NUM_HMS_ANYBUS를 수정하면 됩니다.

• 위와 같이 장비 수를 0으로 변경할 경우, src/main.cpp에서 Array 안 숫자가 0이 되어버려 컴파일 에러가 발생합니다. 주석처리 혹은 동일한 변수 대신 다른 변수로 선언 부탁드립니다.

• 또한 장비 수가 0인 경우 src/main.cpp에서 해당 장비의 PDO에 대한 readbuffer 함수는 주석처리 해야합니다.

4.1 EtherCAT 코드 수정 : Xenomai 2.6.5 (Igh EtherCAT)

4.1.1 include/Elmo_EtherCAT.h

• include 디렉토리에 있는 Elmo_EtherCAT.h 파일을 먼저 수정합니다.

1. 수정하고 난 뒤의 PDO entry 개수로 변경합니다.

2. 사진과 같이 추가/변경할 PDO entry의 index, subindex를 합친 주소값을 작성합니다.

(ex) index : 0x607a, subindex : 0 ⇒ 0x607a0)

3. ec_pdo_entry_info_t XX_pdo_entries에 추가/변경한 PDO entry에 대한 정보를 반영해줍니다.

• index, subindex, 비트수 순서로 작성.

• RX entries들이 TX entries보다 위에 있어야 합니다.

4. ec_pdo_info_t XX_pdos에 추가/변경한 PDO에 대한 정보를 반영해줍니다.

• PDO 주소값 / 해당 PDO에 있는 entry 개수 / 직전 Elmo_Gold_pdo_entries +X 에 해당 PDO entry 개수를 더하여 Elmo_Gold_pdo_entries +X+entry로 작성

• RX PDO들이 TX PDO보다 위에 있어야 합니다.

5. ec_sync_info_t XX_syncs

• OUTPUT의 경우 EC_DIR_OUTPUT, INPUT의 경우 EC_DIR_INPUT를 수정

• 변경한 PDO 개수로 수정
(ex) {2, EC_DIR_OUTPUT, 1, Elmo_Gold_pdos + 0, EC_WD_ENABLE},

→ {2, EC_DIR_OUTPUT, 2, Elmo_Gold_pdos + 0, EC_WD_ENABLE},

6. entry struct 수정

• 추가한 PDO entry의 정보를 넣은 순서에 맞게 추가

7. offset, bitoffset struct 수정

• 추가한 PDO entry에 대한 offset, bitoffset 변수 추가 선언. 모두 uint32_t 자료형으로 선언

4.1.2 src/Elmo_EtherCAT.cpp

1. EthercatMaster::initDomain() 수정

• 기존에 있는 registerRX/TXDomainEntry함수와 같은 틀로 추가하되, 주소값, subindex, offset, bitoffset 변수명을 변경하여 추가

2. EthercatMaster::processRxDomain() 수정

• EC_WRITE함수를 같은 틀로 추가하되, offset, Inparam 변수명을 변경하여 추가

• EC_WRITE_XX에서 XX의 경우 해당 entry의 자료형, 비트수로 변경하여 추가

• ex) Unsigned의 경우 U, Signed의 경우 S를 붙여 Signed 32비트의 경우 S32

3. EthercatMaster::processTxDomain() 수정

• 2와 비슷하게 EC_READ를 같은 틀로 추가하되, offset, Outparam 변수명을 변경하여 추가

• 2와 동일하게 EC_READ_XX를 자료형, 비트 수에 맞게 변경하여 사용

4. EthercatMaster::writeBuffer/EthercatMaster::readBuffer 수정

• Rx의 경우, writebuffer / Tx의 경우 readbuffer에 추가

• 기존에 있는 것들과 같은 틀로 추가하되, 자료형에 주의하여 변경

4.1.3 src/main.cpp

1. EtherCAT Data array 추가

• 사용하는 자료형에 맞게 Data array 추가

2. my_task_proc 함수 안의 readbuffer/writebuffer 함수 추가

• Tx의 경우 readbuffer를 이용해 받아온 데이터를 1의 Data array에 저장

• Rx의 경우 writebuffer를 이용해 Data array에 있는 데이터를 slave로 전송

4.1.4 다른 종류 장비 추가

• 다른 종류의 장비를 추가할 경우, 4.1.1 ~ 4.1.3을 그대로 수행하되, Elmo와 Anybus struct가 나뉘어 있는 것 처럼 추가로 struct를 추가하여 그곳에 넣어주어야 합니다.

• Master기준으로 연결된 slave 순서 순으로 struct, for문 등을 배치하여야 합니다.

• ex) Master→Elmo→Anybus 순일 경우 4.1.2의 for문 순서 또한 Elmo, Anybus 순으로 작성

• 이외에도 몇가지 더 수정해야할 것들이 존재합니다.

1. Elmo_EtherCAT.h에서 Vendor ID, Product Code 추가

2. Elmo_EtherCAT.h에서 class 선언자 수정

• ec_pdo_entry_reg_t에서 기존에 작성되어 있는것 처럼 entry 개수에 장비 수를 곱한 값을 rx, tx 모두 추가해주어야 합니다.

• 추가한 장비 struct를 추가해주어야 합니다.

3. Elmo_EtherCAT.cpp에서 EthercatMaster::initSlave() 수정

• 기존에 작성되어있는 것과 같이 for문을 하나 추가하여 새로운 장비에 대한 initializing 코드를 추가해 주어야 합니다.

4.2 EtherCAT 코드 수정 : Xenomai 3.1 (SOEM EtherCAT)

4.2.1 include/Elmo_EtherCAT.h

1. 사진과 같이 추가/변경할 PDO entry의 index, subindex를 합친 주소값을 작성합니다.

(ex) index : 0x607a, subindex : 0 ⇒ 0x607a0)

2. Entry struct 수정

• 추가한 PDO entry의 정보를 넣은 순서에 맞게 추가합니다.

4.2.2 include/Elmo_EtherCAT.cpp

1. Setup 함수 수정

• 방법 1, 방법 2 두 가지 중 아무 것이나 사용해도 무방하나, 특정 장비의 경우 sdo를 넣는 순서에 따라 적용되지 않게 프로그래밍 되어 있어 방법 2만 가능한 사례가 존재했습니다.

방법 1. map_1c12/map_1c13 사용 (튜토리얼 코드)

• 한줄로 0x1c12/0x1c13 주소값에 정보를 전부 넣을 수 있습니다.

• map_1c12는 RX, map_1c13은 TX에 관한 Array입니다.

• 각 Array의 첫번째 열은 PDO의 총 개수, 그 다음부터는 넣고 싶은 PDO의 주소값을 입력합니다.

방법 2. ec_SDOwrite 사용

• 한번에 0x1c12/0x1c13에 넣으면 안되는 경우 ec_SDOwrite 함수를 이용해 한 열씩 넣어줍니다.

2. EthercatMaster::writeBuffer/EthercatMaster::readBuffer 수정