模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器及其控制方法，模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊；上位機(jī)模塊通過轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連；其控制方法包括根據(jù)選擇的模式及環(huán)境視頻信息傳送運(yùn)動(dòng)指令，根據(jù)運(yùn)動(dòng)指令處理成下位機(jī)子模塊電機(jī)具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，下位機(jī)子模塊執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令，傳送視頻信息；本發(fā)明步態(tài)規(guī)劃簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)便；具有備份控制方案；且各下位機(jī)節(jié)點(diǎn)硬件上獨(dú)立、軟件上自適應(yīng)的模塊化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展，且安全可靠。
【專利說明】模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人控制領(lǐng)域，特別是一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自從1954年美國(guó)人喬治?德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，機(jī)器人已逐漸在工業(yè)生產(chǎn)、海空探索、軍事偵察、醫(yī)療康復(fù)、搶險(xiǎn)救災(zāi)等眾多領(lǐng)域獲得應(yīng)用并發(fā)揮著越來越重要的作用。
[0003]當(dāng)代機(jī)器人研究的領(lǐng)域已經(jīng)從結(jié)構(gòu)環(huán)境下的定點(diǎn)作業(yè)中走出來，基于非結(jié)構(gòu)環(huán)境、極限環(huán)境下的先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用研究已成為智能機(jī)器人技術(shù)研究和發(fā)展的重點(diǎn)。輪式機(jī)器人在平地運(yùn)輸中速度快、可承重大，移動(dòng)和控制比較容易，應(yīng)用也較為廣泛，但在山地和多障礙地面運(yùn)動(dòng)性能明顯下降甚至失效。足式機(jī)器人足部落腳點(diǎn)的離散性和面積小的特點(diǎn)使其對(duì)坑洼山地的機(jī)動(dòng)性和適應(yīng)性更強(qiáng)，它能夠在足尖點(diǎn)可達(dá)范圍內(nèi)靈活調(diào)整行走姿態(tài)，并選擇合理的支撐點(diǎn)，使得機(jī)器人具有更高的避障和越障能力，但其速度、承載能力、控制簡(jiǎn)便性卻明顯遜色于輪式機(jī)器人。針對(duì)輪式與足式機(jī)器人的優(yōu)缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都進(jìn)行了一些相關(guān)研究，以求找到一種快速、可承重大、良好地形適應(yīng)能力、移動(dòng)和控制簡(jiǎn)便的機(jī)器人解決方案。中國(guó)科學(xué)院的王洪光等基于行星輪系運(yùn)動(dòng)及雙足真空吸附原理，提出了一種新興的輪足復(fù)合式爬壁機(jī)器人機(jī)構(gòu)并對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和仿真過程進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，北京航空航天大學(xué)的陳殿生等和上海交通大學(xué)的李金良等分別提出了兩種不同結(jié)構(gòu)的輪式腿機(jī)器人設(shè)計(jì)方案，并都進(jìn)行了一些理論分析與仿真驗(yàn)證。
分動(dòng)式多足機(jī)器人利用主動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)完成機(jī)器人的直行這一基本動(dòng)作，配合各足關(guān)節(jié)的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎、爬坡等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人性能的優(yōu)劣，除了需要具備良好的機(jī)械結(jié)構(gòu)特性外，與機(jī)器人控制器性能的好壞是分不開的?，F(xiàn)有的實(shí)用型機(jī)器人多是專用系統(tǒng)，如工業(yè)機(jī)械手，搬運(yùn)機(jī)器人等，一旦機(jī)器人的結(jié)構(gòu)改變，其控制器也得重新設(shè)計(jì)，從而限制了機(jī)器人根據(jù)任務(wù)需要變更與擴(kuò)展能力。且現(xiàn)有機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃復(fù)雜，控制算法復(fù)雜，沒有備份的控制系統(tǒng)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種各模塊硬件上獨(dú)立，軟件上自適應(yīng)，靈活、可重構(gòu)的模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器及其控制方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊；上位機(jī)模塊通過轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連。
[0006]一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法，包括以下步驟: 步驟一:選擇分動(dòng)式多足機(jī)器人的運(yùn)行模式，包括上位機(jī)有線控制方式、無線遙控方式；根據(jù)微電腦上運(yùn)行的操作軟件顯示的分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息，設(shè)定分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括分動(dòng)式多足機(jī)器人前進(jìn)或后退的距離和速度，轉(zhuǎn)彎的半徑、角位移和速度；將分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過串行通信總線傳送給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊；
步驟二:分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到上位機(jī)模塊傳送來的分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令，將分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)過處理程序，處理成分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊相應(yīng)電機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括速度、角位移，并通過串行通信總線將具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)分發(fā)到下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊的微控制器；分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)時(shí)采集處理超聲波傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障、保持平衡等半自主運(yùn)行，同時(shí)分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過總線將分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，包括速度、傾角、位移，實(shí)時(shí)反饋給微電腦上運(yùn)行的操作軟件；
步驟三:分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊接收到分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊分發(fā)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)完成指定的動(dòng)作，利用速度位移傳感器和相應(yīng)的PID算法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)電機(jī)的閉環(huán)控制，同時(shí)分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊通過光纖將實(shí)時(shí)傳送分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息給運(yùn)行于微電腦上的操作軟件顯示。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
(1)分動(dòng)式多足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)便；
(2)具有備份控制方案，確保分動(dòng)式多足機(jī)器人在任何情況下都可以完成指定動(dòng)作；
(3)各下位機(jī)節(jié)點(diǎn)硬件上獨(dú)立、軟件上自適應(yīng)的模塊化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展，且安全可靠。
[0008]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及運(yùn)動(dòng)控制簡(jiǎn)圖；
圖2為本發(fā)明塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的上位機(jī)模塊圖；
圖3為本發(fā)明塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的主控節(jié)點(diǎn)模塊圖；
圖4為本發(fā)明塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的總體控制模塊圖；
圖5為本發(fā)明塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的控制步驟圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊；上位機(jī)模塊通過轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連。
[0011]其中，上位機(jī)模塊包括微電腦、光端機(jī)接收模塊、無線遙控發(fā)送模塊；光端機(jī)接收模塊通過轉(zhuǎn)換接口與微電腦上安裝的視頻采集卡相連，無線遙控發(fā)射模塊通過信號(hào)輸出接口與微電腦相連，微電腦是PC機(jī)、工控機(jī)或工作站；
分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊包括主控器、主控節(jié)點(diǎn)通信模塊、傳感器模塊、無線遙控接收模塊；無線遙控接收模塊通過信號(hào)輸入接口與主控器連接，主控節(jié)點(diǎn)通信模塊通過信號(hào)輸入/輸出接口與主控器連接，傳感器模塊通過信號(hào)輸入接口與主控器連接，其中，主控器是指微控制器或微處理器；
分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊包括分動(dòng)式多足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊四種模塊，各模塊均通過屏蔽雙絞線連接在通信總線網(wǎng)絡(luò)中，且各模塊之間可以交互通信；
分動(dòng)式多足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊包括主動(dòng)力微控制器、主動(dòng)力通信模塊、主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器、主動(dòng)力電機(jī)、速度位移傳感器；主動(dòng)力通信模塊通過導(dǎo)線與主動(dòng)力微控制器連接，主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器通過屏蔽線與主動(dòng)力微控制器連接，主動(dòng)力電機(jī)通過導(dǎo)線與主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與主動(dòng)力微控制器連接；
分動(dòng)式多足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊包括機(jī)械手微控制器、機(jī)械手通信模塊、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器；機(jī)械手通信模塊通過導(dǎo)線與機(jī)械手微控制器連接，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器通過屏蔽線與機(jī)械手微控制器連接，機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與機(jī)械手微控制器連接；
分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊包括云臺(tái)微控制器、云臺(tái)通信模塊、云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、云臺(tái)、速度位移傳感器、攝像頭、光端機(jī)發(fā)送模塊；云臺(tái)通信模塊通過導(dǎo)線與云臺(tái)微控制器連接，云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過導(dǎo)線與云臺(tái)微控制器連接，云臺(tái)通過導(dǎo)線與云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，攝像頭安裝在云臺(tái)上方，光端機(jī)發(fā)送模塊與攝像頭相連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與Z?臺(tái)微控制器連接；
分動(dòng)式多足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊由n個(gè)完全相同的足關(guān)節(jié)控制子模塊構(gòu)成，其中n表示分動(dòng)式多足機(jī)器人足的個(gè)數(shù)，n大于等于4，每個(gè)足關(guān)節(jié)控制子模塊包括足關(guān)節(jié)微控制器、足關(guān)節(jié)通信模塊、足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器、足關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器；足關(guān)節(jié)通信模塊通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)微控制器連接，足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)微控制器連接，足關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器連接，速度位移傳`感器通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)微控制器連接。
[0012]所述的通信模塊是CAN總線通信、485總線通信、SCI總線通信、
J2G總線通信或SPI總線通信。
[0013]模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器中的信號(hào)走向如下:上位機(jī)模塊傳送命令給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到命令后，對(duì)接收到的命令進(jìn)行運(yùn)算處理，再將運(yùn)算處理后的命令分發(fā)給分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊的各個(gè)子模塊，各個(gè)子模塊接收到命令后完成指定動(dòng)作，并實(shí)時(shí)反饋各個(gè)子模塊運(yùn)動(dòng)信息給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊運(yùn)算處理后實(shí)時(shí)反饋給上位機(jī)模塊，下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊的子模塊實(shí)時(shí)反饋分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前所處環(huán)境視頻信息給上位機(jī)模塊，運(yùn)行于微電腦上的操作軟件實(shí)時(shí)顯示分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和環(huán)境視頻信息，并對(duì)分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令做出相應(yīng)調(diào)整。
[0014]模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法，包括以下步驟:
步驟一:選擇分動(dòng)式多足機(jī)器人的運(yùn)行模式，包括上位機(jī)有線控制方式、無線遙控方式；根據(jù)微電腦上運(yùn)行的操作軟件顯示的分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息，設(shè)定分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括分動(dòng)式多足機(jī)器人前進(jìn)或后退的距離和速度，轉(zhuǎn)彎的半徑、角位移和速度；將分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過串行通信總線傳送給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊；
步驟二:分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到上位機(jī)模塊傳送來的分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令，將分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)過處理程序，處理成分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊相應(yīng)電機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括速度、角位移，并通過串行通信總線將具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)分發(fā)到下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊的微控制器；分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)時(shí)采集處理超聲波傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障、保持平衡等半自主運(yùn)行，同時(shí)分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過總線將分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，包括速度、傾角、位移，實(shí)時(shí)反饋給微電腦上運(yùn)行的操作軟件；
步驟三:分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊接收到分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊分發(fā)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)完成指定的動(dòng)作，利用速度位移傳感器和相應(yīng)的PID算法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)電機(jī)的閉環(huán)控制，同時(shí)分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊通過光纖將實(shí)時(shí)傳送分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息給運(yùn)行于微電腦上的操作軟件顯示。
[0015]其中，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到上位機(jī)模塊傳送來的分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令后，將分動(dòng)式多足機(jī)器人完成該運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，分動(dòng)式多足機(jī)器人所需要的位置和姿態(tài)，直接換算成足關(guān)節(jié)的速度和位移，根據(jù)足關(guān)節(jié)的速度和位移得到分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊相應(yīng)電機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括速度、角位移。
[0016]足關(guān)節(jié)微控制器接收到主控器傳送來的對(duì)應(yīng)足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，輸出PWM控制足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)足關(guān)節(jié)電機(jī)按指定的速度、角位移運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，與足關(guān)節(jié)電機(jī)軸相連的速度位移傳感器通過足關(guān)節(jié)微控制器的信號(hào)輸入接口實(shí)時(shí)反饋脈沖信息給足關(guān)節(jié)微控制器，足關(guān)節(jié)微控制器通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)求出足關(guān)節(jié)電機(jī)速度，利用脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算角位移，最后利用PID算法調(diào)整輸出PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)足關(guān)節(jié)電機(jī)速度的閉環(huán)控制。
[0017]實(shí)施例1:
主要說明分動(dòng)式四足機(jī)器人的直線前進(jìn)功能。
[0018]一種模塊化分動(dòng)式四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式四足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式四足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊。上位機(jī)模塊通過USB-CAN轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式四足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式四足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式四足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連。上位機(jī)模塊包括微電腦、數(shù)字視頻光端機(jī)接收端、無線遙控發(fā)射模塊(TK-DSM542_T);數(shù)字視頻光端機(jī)通過PCI插槽與微電腦相連，TK-DSM542_T通過RS232接口與微電腦相連；分動(dòng)式四足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊包括高性能微處理器/微控制器(S3C6410微處理器)、無線遙控接收模塊(TK-DSM542_R)、通信模塊、傳感器模塊；無線遙控接收模塊通過RS232接口與S3C6410微處理器連接，通信模塊通過SPI接口與S3C6410微處理器連接，傳感器模塊通過IIC接口與S3C6410微處理器連接。分動(dòng)式四足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊包括分動(dòng)式四足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊、分動(dòng)式四足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊、分動(dòng)式四足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊、分動(dòng)式四足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊四種模塊，各模塊均通過屏蔽雙絞線連接在通信網(wǎng)絡(luò)中，且各模塊之間可以交互通信；
分動(dòng)式四足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊包括主動(dòng)力微控制器(STM32F103VET6)、主動(dòng)力通信模塊(CAN收發(fā)器TJA1050)、主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器(CR20560)、主動(dòng)力電機(jī)、速度位移傳感器(絕對(duì)式編碼器 AVM58N-011AAR0BN-1213) ；CAN 收發(fā)器 TJA1050 通過導(dǎo)線與 STM32F103VET6 自帶的CAN接口連接，CR20560通過屏蔽線與STM32F103VET6連接，主動(dòng)力電機(jī)通過導(dǎo)線與CR20560連接，絕對(duì)式編碼器AVM58N-011AAR0BN-1213通過導(dǎo)線與STM32F103VET6連接。
[0019]分動(dòng)式四足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊包括機(jī)械手微控制器(STM32F103VET6)、機(jī)械手通信模塊(CAN收發(fā)器TJA1050)、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器(MC33886)、機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器(增量式編碼器B-ZBP3808GL) ;CAN收發(fā)器TJA1050通過導(dǎo)線與STM32F103VET6自帶的CAN接口連接，MC33886通過導(dǎo)線與STM32F103VET6連接，機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與MC33886連接，增量式編碼器B-ZBP3808GL通過導(dǎo)線與STM32F103VET6連接。
[0020]分動(dòng)式四足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊包括云臺(tái)微控制器(STM32F103VET6 )、云臺(tái)通信模塊(CAN收發(fā)器TJA1050)、云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(MC33886)、云臺(tái)、速度位移傳感器(增量式編碼器B-ZBP3808GL)、攝像頭、數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端；CAN收發(fā)器TJA1050通過導(dǎo)線與STM32F103VET6自帶的CAN接口連接，MC33886通過導(dǎo)線STM32F103VET6連接，云臺(tái)通過導(dǎo)線與MC33886連接，攝像頭安裝在云臺(tái)上方，光端機(jī)發(fā)送模塊與攝像頭相連接，增量式編碼器 B-ZBP3808GL 通過導(dǎo)線與 STM32F103VET6 連接。
[0021]分動(dòng)式四足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊由4個(gè)完全相同的足關(guān)節(jié)控制子模塊構(gòu)成，每個(gè)足關(guān)節(jié)控制子模塊包括I個(gè)足關(guān)節(jié)微控制器(STM32F103VET6)、足關(guān)節(jié)通信模塊(CAN收發(fā)器TJA1050)、足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(MC33886)、足關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器(增量式編碼器B-ZBP3808GL) ；CAN收發(fā)器TJA1050通過導(dǎo)線與STM32F103VET6自帶的CAN接口連接，MC33886通過導(dǎo)線與STM32F103VET6連接，足關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與MC33886連接，增量式編碼器 B-ZBP3808GL 通過導(dǎo)線 STM32F103VET6 連接。
[0022]在微電腦操作軟件上選擇分動(dòng)式四足機(jī)器人的運(yùn)行模式為上位機(jī)PC控制方式。從下位機(jī)節(jié)點(diǎn)上反饋回來的分動(dòng)式四足機(jī)器人所處的當(dāng)前環(huán)境視頻信息，顯示在上位機(jī)模塊的操作軟件上，操作者根據(jù)這些視頻信息，擬定分動(dòng)式四足機(jī)器人直線前進(jìn)的距離和速度，并在操作軟件中設(shè)置分動(dòng)式四足機(jī)器人直行前進(jìn)的速度、位移參數(shù)。上位機(jī)模塊通過USB-CAN轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線，利用CAN總線將分動(dòng)式四足機(jī)器人直行前進(jìn)的速度、位移參數(shù)發(fā)送給S3C6410微處理器。S3C6410微處理器通過SPI接口與外擴(kuò)CAN控制器MCP2510連接，S3C6410微處理器、外擴(kuò)CAN控制器MCP2510和CAN收發(fā)器TJA1050構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。S3C6410微處理器接收到上位機(jī)模塊發(fā)送來的分動(dòng)式四足機(jī)器人直行前進(jìn)的速度、位移參數(shù)，將參數(shù)分解成各分動(dòng)式四足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊的足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，并通過屏蔽雙絞線利用CAN總線將各分動(dòng)式四足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊的足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)分發(fā)到足關(guān)節(jié)STM32F103VET6。足關(guān)節(jié)STM32F103VET6接收到S3C6410微處理器傳送來的對(duì)應(yīng)足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，控制MC33886驅(qū)動(dòng)直流有刷電機(jī)按指定的速度、角位移運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，與直流有刷電機(jī)軸相連的增量式編碼器B-ZBP3808GL通過足關(guān)節(jié)STM32F103VET6的輸入捕獲單元實(shí)時(shí)反饋脈沖信息給足關(guān)STM32F103VET6，足關(guān)節(jié)STM32F103VET6通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)求出直流有刷電機(jī)速度，利用脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算角位移，最后利用PID算法實(shí)現(xiàn)直流有刷電機(jī)的閉環(huán)控制。安裝在云臺(tái)上方的攝像頭實(shí)時(shí)拍攝分動(dòng)式四足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息，通過數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端將視頻信息轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纖傳送給上位機(jī)模塊的數(shù)字視頻光端機(jī)接收端，數(shù)字視頻光端機(jī)接收端將光信號(hào)恢復(fù)為視頻信息，數(shù)字視頻光端機(jī)接收端通過BNC轉(zhuǎn)VGA接口與視頻采集卡相連，視頻采集卡插入微電腦的PCI插槽中，將視頻信息實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)模塊的操作軟件上。
[0023]實(shí)施例2:
主要說明分動(dòng)式六足機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎功能。
[0024]一種模塊化分動(dòng)式六足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式六足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式六足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊。上位機(jī)模塊通過USB-CAN轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式六足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式六足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式六足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連。上位機(jī)模塊包括微電腦、數(shù)字視頻光端機(jī)接收端、無線遙控發(fā)射模塊(TK-DHM544_T);數(shù)字視頻光端機(jī)接收端通過PCI插槽與微電腦相連，無線遙控發(fā)射模塊(TK-DHM544_T)通過232-485轉(zhuǎn)換器與微電腦相連，分動(dòng)式六足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊包括高性能微處理器/微控制器(DSP2812)、通信模塊(CAN收發(fā)器TJA1050)、無線遙控接收模塊(TK-DHM544_R)、傳感器模塊；CAN收發(fā)器TJA1050通過DSP2812自帶的CAN接口與DSP2812連接，TK-DHM544_R通過485接口與DSP2812連接。分動(dòng)式六足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊包括分動(dòng)式六足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊、分動(dòng)式六足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊、分動(dòng)式六足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊、分動(dòng)式六足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊四種模塊，各模塊均通過屏蔽雙絞線連接在通信網(wǎng)絡(luò)中，且各模塊之間可以交互通信。
[0025]分動(dòng)式六足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊包括主動(dòng)力微控制器(Atmel89s52)、主動(dòng)力通信模塊、主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器(IRF3205橋電路)、主動(dòng)力電機(jī)、速度位移傳感器(絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208), IRF3205橋電路通過屏蔽線與Atmel89s52連接，主動(dòng)力電機(jī)通過導(dǎo)線與IRF3205橋電路連接，絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，Atmel89s52微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmel89s52微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器PCA82C50構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0026]分動(dòng)式六足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊包括機(jī)械手微控制器(Atmel89s52)、機(jī)械手通信模塊、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器(IRF3205橋電路)、機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器(絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208); IRF3205橋電路通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與IRF3205橋電路連接，絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，Atmel89s52微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmel89s52微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器PCA82C50構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0027]分動(dòng)式六足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊包括云臺(tái)微控制器(Atmel89s52)、云臺(tái)通信模塊、云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(IRF3205橋電路)、云臺(tái)、速度位移傳感器(絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208)、攝像頭、數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端；IRF3205橋電路通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，云臺(tái)通過導(dǎo)線與IRF3205橋電路連接，攝像頭安裝在云臺(tái)上方，數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端與攝像頭相連接，絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，Atmel89s52微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmel89s52微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器PCA82C50構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0028]分動(dòng)式六足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊由6個(gè)完全相同的足關(guān)節(jié)控制子模塊構(gòu)成，每個(gè)足關(guān)節(jié)控制子模塊包括足關(guān)節(jié)微控制器(Atmel89s52)、足關(guān)節(jié)通信模塊、足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(IRF3205橋電路)、足關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器(絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208) ；IRF3205橋電路通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，足關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與IRF3205橋電路連接，絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208通過導(dǎo)線與Atmel89s52連接，Atmel89s52微處理器通過IO接口外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器PCA82C50構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0029]在微電腦操作軟件上選擇分動(dòng)式六足機(jī)器人的運(yùn)行模式為無線遙控方式。從下位機(jī)節(jié)點(diǎn)上反饋回來的分動(dòng)式六足機(jī)器人所處的當(dāng)前環(huán)境視頻信息，顯示在上位機(jī)模塊的操作軟件上，操作者根據(jù)這些視頻信息，擬定分動(dòng)式六足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的半徑、速度和角位移，并在操作軟件中設(shè)置分動(dòng)式六足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的半徑、速度和角位移參數(shù)。上位機(jī)模塊通過TK-DHM544_lMf分動(dòng)式六足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎半徑、速度、角位移參數(shù)利用無線傳輸發(fā)送給分動(dòng)式六足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊的TK-DHM544_R，TK-DHM544_R通過485接口將命令信息傳入DSP28120DSP2812接收到上位機(jī)模塊發(fā)送來的分動(dòng)式六足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)彎半徑、速度、角位移參數(shù)，將參數(shù)分解成各分動(dòng)式六足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊的足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，并通過屏蔽雙絞線利用CAN總線將各分動(dòng)式六足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊的足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)分發(fā)到足關(guān)節(jié)Atmel89s52。足關(guān)節(jié)Atmel89s52接收到DSP2812傳送來的對(duì)應(yīng)足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，控制IRF3205橋電路驅(qū)動(dòng)直流有刷電機(jī)按指定的速度、角位移運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，與直流有刷電機(jī)軸相連的絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器ASC5208通過足關(guān)節(jié)Atmel89s52的中斷接口實(shí)時(shí)反饋脈沖信息給足關(guān)節(jié)Atmel89s52,足關(guān)節(jié)Atmel89s52通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)求出直流有刷電機(jī)速度，利用脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算角位移，最后利用PID算法實(shí)現(xiàn)直流有刷電機(jī)的閉環(huán)控制。
[0030]安裝在云臺(tái)上方的攝像頭實(shí)時(shí)拍攝分動(dòng)式六足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息，通過數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端將視頻信息轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纖傳送給上位機(jī)模塊的數(shù)字視頻光端機(jī)接收端，數(shù)字視頻光端機(jī)接收端將光信號(hào)恢復(fù)為視頻信息，數(shù)字視頻光端機(jī)接收端通過BNC轉(zhuǎn)VGA接口與視頻采集卡相連，視頻采集卡插入微電腦的PCI插槽中，將視頻信息實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)模塊的操作軟件上。
[0031]實(shí)施例3:
主要說明分動(dòng)式八足機(jī)器人的避障功能。
[0032]一種模塊化分動(dòng)式八足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式八足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式八足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊。上位機(jī)模塊通過USB-CAN轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式八足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式八足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式八足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連。上位機(jī)模塊包括微電腦、數(shù)字視頻光端機(jī)接收端、無線遙控發(fā)射模塊(RFC-33A_T);數(shù)字視頻光端機(jī)接收端通過PCI插槽與微電腦相連，分動(dòng)式八足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊包括高性能微處理器/微控制器(STM32F107VCT6)、無線遙控接收模塊(RFC-33A_R)、通信模塊(CAN收發(fā)器CTM1050)、傳感器模塊；RFC_33A_R通過 SPI 接口與 STM32F107VCT6 連接，CAN 收發(fā)器 CTM1050 通過 STM32F107VCT6 自帶的 CAN接口與STM32F107VCT6連接，傳感器模塊通過SPI接口與STM32F107VCT6連接。分動(dòng)式八足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊包括分動(dòng)式八足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊、分動(dòng)式八足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊、分動(dòng)式八足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊、分動(dòng)式八足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊四種模塊，各模塊均通過屏蔽雙絞線連接在通信網(wǎng)絡(luò)中，且各模塊之間可以交互通信。
[0033]分動(dòng)式八足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊包括主動(dòng)力微控制器(Atmegal28)、主動(dòng)力通信模塊、主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器(IRF2408橋電路)、主動(dòng)力電機(jī)、速度位移傳感器(增量式編碼器0VW2-05-2MHT) ；IRF2408橋電路通過屏蔽線與Atmegal28連接，主動(dòng)力電機(jī)通過導(dǎo)線與IRF2408橋電路連接，增量式編碼器0VW2-05-2MHT通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，Atmegal28微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmegal28微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器CTM1050構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0034]分動(dòng)式八足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊包括機(jī)械手微控制器(Atmegal28)、機(jī)械手通信模塊、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器(IRF2408橋電路)、機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器(增量式編碼器0VW2-05-2MHT)； IRF2408橋電路通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與IRF2408橋電路連接，增量式編碼器0VW2-05-2MHT通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，Atmegal28微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmegal28微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器CTM1050構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0035]分動(dòng)式八足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊包括云臺(tái)微控制器(Atmegal28)、云臺(tái)通信模塊、云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(IRF2408橋電路)、云臺(tái)、速度位移傳感器(增量式編碼器0VW2-05-2MHT)、攝像頭、數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端；IRF2408橋電路通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，云臺(tái)通過導(dǎo)線與IRF2408橋電路連接，攝像頭安裝在云臺(tái)上方，數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端與攝像頭相連接，增量式編碼器0VW2-05-2MHT通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，Atmegal28微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmegal28微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器CTM1050構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0036]分動(dòng)式八足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊由8個(gè)完全相同的足關(guān)節(jié)控制子模塊構(gòu)成，每個(gè)足關(guān)節(jié)控制子模塊包括足關(guān)節(jié)微控制器(Atmegal28)、足關(guān)節(jié)通信模塊、足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器(IRF2408橋電路)、足關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器(增量式編碼器0VW2-05-2MHT);IRF2408橋電路通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，足關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與IRF2408橋電路連接，增量式編碼器0VW2-05-2MHT通過導(dǎo)線與Atmegal28連接，Atmegal28微處理器通過IO接口與外擴(kuò)CAN控制器SJA1000連接，Atmegal28微處理器、外擴(kuò)CAN控制器SJA1000和CAN收發(fā)器CTM1050構(gòu)成通信模塊，與CAN總線網(wǎng)絡(luò)交互通信。
[0037]在微電腦操作軟件上選擇分動(dòng)式八足機(jī)器人的運(yùn)行模式為上位機(jī)PC控制方式。從下位機(jī)節(jié)點(diǎn)上反饋回來的分動(dòng)式八足機(jī)器人所處的當(dāng)前環(huán)境視頻信息，顯示在上位機(jī)模塊的操作軟件上，操作者根據(jù)這些視頻信息，計(jì)算障礙與分動(dòng)式八足機(jī)器人的距離和障礙的高度、深度或障礙處的路面坑洼等，若障礙處對(duì)分動(dòng)式八足機(jī)器人的行走不會(huì)帶來阻礙，分動(dòng)式八足機(jī)器人可直接跨過障礙前進(jìn)，就相當(dāng)于分動(dòng)式八足機(jī)器人可直線前進(jìn)，若障礙的高度、深度或障礙處的路面坑洼達(dá)到可以阻礙分動(dòng)式八足機(jī)器人的行進(jìn)，則需要分動(dòng)式八足機(jī)器人繞過障礙行走?，F(xiàn)在設(shè)定障礙處的高度、深度或障礙處的路面坑洼足以使得分動(dòng)式八足機(jī)器人繞行，操作者根據(jù)分動(dòng)式八足機(jī)器人與障礙處的距離，算出分動(dòng)式八足機(jī)器人繞過障礙處需要的最小轉(zhuǎn)彎半徑，并在操作軟件中設(shè)置分動(dòng)式八足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的半徑、速度和角位移參數(shù)。上位機(jī)模塊通過USB-CAN轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線，利用CAN總線將分動(dòng)式八足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎半徑、速度、角位移參數(shù)發(fā)送給STM32F107VCT6。STM32F107VCT6通過自帶的CAN控制器和外擴(kuò)的CAN驅(qū)動(dòng)器PCA82C50與CAN總線交互通信。STM32F107VCT6接收到上位機(jī)模塊發(fā)送來的分動(dòng)式八足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)彎半徑、速度、角位移參數(shù)，將參數(shù)分解成各分動(dòng)式八足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊的足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，并通過屏蔽雙絞線利用CAN總線將各分動(dòng)式八足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊的足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)分發(fā)到足關(guān)節(jié)Atmegal28。足關(guān)節(jié)Atmegal28接收到STM32F107VCT6傳送來的對(duì)應(yīng)足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，控制IRF2408橋電路驅(qū)動(dòng)直流有刷電機(jī)按指定的速度、角位移運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，與直流有刷電機(jī)軸相連的增量式編碼器0VW2-05-2MHT通過足關(guān)節(jié)Atmegal28的中斷接口實(shí)時(shí)反饋脈沖信息給足關(guān)節(jié)Atmegal28,足關(guān)節(jié)Atmegal28通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)求出直流有刷電機(jī)速度，利用脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算角位移，最后利用PID算法實(shí)現(xiàn)直流有刷電機(jī)的閉環(huán)控制。
[0038]安裝在云臺(tái)上方的攝像頭實(shí)時(shí)拍攝分動(dòng)式八足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息，通過數(shù)字視頻光端機(jī)發(fā)送端將視頻信息轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過光纖傳送給上位機(jī)模塊的數(shù)字視頻光端機(jī)接收端，數(shù)字視頻光端機(jī)接收端將光信號(hào)恢復(fù)為視頻信息，數(shù)字視頻光端機(jī)接收端通過BNC轉(zhuǎn)VGA接口與視頻采集卡相連，視頻采集卡插入微電腦的PCI插槽中，將視頻信息實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)模塊的操作軟件上。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于:包括上位機(jī)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊；上位機(jī)模塊通過轉(zhuǎn)換器和屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊連接，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過屏蔽雙絞線與分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于:上位機(jī)模塊包括微電腦、光端機(jī)接收模塊、無線遙控發(fā)送模塊；光端機(jī)接收模塊通過轉(zhuǎn)換接口與微電腦上安裝的視頻采集卡相連，無線遙控發(fā)射模塊通過信號(hào)輸出接口與微電腦相連； 分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊包括主控器、主控節(jié)點(diǎn)通信模塊、傳感器模塊、無線遙控接收模塊；無線遙控接收模塊通過信號(hào)輸入接口與主控器連接，主控節(jié)點(diǎn)通信模塊通過信號(hào)輸入/輸出接口與主控器連接，傳感器模塊通過信號(hào)輸入接口與主控器連接； 分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊包括分動(dòng)式多足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊、分動(dòng)式多足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊四種模塊，各模塊均通過屏蔽雙絞線連接在通信總線網(wǎng)絡(luò)中，且各模塊之間可以交互通信； 分動(dòng)式多足機(jī)器人主動(dòng)力控制模塊包括主動(dòng)力微控制器、主動(dòng)力通信模塊、主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器、主動(dòng)力電機(jī)、速度位移傳感器；主動(dòng)力通信模塊通過導(dǎo)線與主動(dòng)力微控制器連接，主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器通過屏蔽線與主動(dòng)力微控制器連接，主動(dòng)力電機(jī)通過導(dǎo)線與主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與主動(dòng)力微控制器連接； 分動(dòng)式多足機(jī)器人機(jī)械手控制模塊包括機(jī)械手微控制器、機(jī)械手通信模塊、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器；機(jī)械手通信模塊通過導(dǎo)線與機(jī)械手微控制器連接，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器通過屏蔽線與機(jī)械手微控制器連接，機(jī)械手關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與機(jī)械手驅(qū)動(dòng)器連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與機(jī)械手微控制器連接； 分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊包括云臺(tái)微`控制器、云臺(tái)通信模塊、云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、云臺(tái)、速度位移傳感器、攝像頭、光端機(jī)發(fā)送模塊；云臺(tái)通信模塊通過導(dǎo)線與云臺(tái)微控制器連接，云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過導(dǎo)線與云臺(tái)微控制器連接，云臺(tái)通過導(dǎo)線與云臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，攝像頭安裝在云臺(tái)上方，光端機(jī)發(fā)送模塊與攝像頭相連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與z?臺(tái)微控制器連接； 分動(dòng)式多足機(jī)器人足關(guān)節(jié)控制模塊由n個(gè)完全相同的足關(guān)節(jié)控制子模塊構(gòu)成，其中n表示分動(dòng)式多足機(jī)器人足的個(gè)數(shù)，n大于等于4，每個(gè)足關(guān)節(jié)控制子模塊包括足關(guān)節(jié)微控制器、足關(guān)節(jié)通信模塊、足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器、足關(guān)節(jié)電機(jī)、速度位移傳感器；足關(guān)節(jié)通信模塊通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)微控制器連接，足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)微控制器連接，足關(guān)節(jié)電機(jī)通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器連接，速度位移傳感器通過導(dǎo)線與足關(guān)節(jié)微控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于:所述的微電腦是PC機(jī)、工控機(jī)或工作站。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于:所述的通信模塊是CAN總線通信、485總線通信、SCI總線通信、J2CT總線通信或SPI總線通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于:所述的主控器是指微控制器或微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器，其特征在于，控制器中的信號(hào)走向如下:上位機(jī)模塊傳送命令給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到命令后，對(duì)接收到的命令進(jìn)行運(yùn)算處理，再將運(yùn)算處理后的命令分發(fā)給分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊的各個(gè)子模塊，各個(gè)子模塊接收到命令后完成指定動(dòng)作，并實(shí)時(shí)反饋各個(gè)子模塊運(yùn)動(dòng)信息給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊，分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊運(yùn)算處理后實(shí)時(shí)反饋給上位機(jī)模塊，下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊的子模塊實(shí)時(shí)反饋分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前所處環(huán)境視頻信息給上位機(jī)模塊，運(yùn)行于微電腦上的操作軟件實(shí)時(shí)顯示分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和環(huán)境視頻信息，并對(duì)分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令做出相應(yīng)調(diào)整。
7.一種模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:選擇分動(dòng)式多足機(jī)器人的運(yùn)行模式，包括上位機(jī)有線控制方式、無線遙控方式；根據(jù)微電腦上運(yùn)行的操作軟件顯示的分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息，設(shè)定分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括分動(dòng)式多足機(jī)器人前進(jìn)或后退的距離和速度，轉(zhuǎn)彎的半徑、角位移和速度；將分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過串行通信總線傳送給分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊； 步驟二:分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到上位機(jī)模塊傳送來的分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令，將分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)過處理程序，處理成分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊相應(yīng)電機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括速度、角位移，并通過串行通信總線將具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)分發(fā)到下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊的微控制器；分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊實(shí)時(shí)采集處理超聲波傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障、保持平衡等半自主運(yùn)行，同時(shí)分動(dòng)式多足`機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊通過總線將分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)信息，包括速度、傾角、位移，實(shí)時(shí)反饋給微電腦上運(yùn)行的操作軟件； 步驟三:分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊接收到分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊分發(fā)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)完成指定的動(dòng)作，利用速度位移傳感器和相應(yīng)的PID算法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)電機(jī)的閉環(huán)控制，同時(shí)分動(dòng)式多足機(jī)器人云臺(tái)控制模塊通過光纖將實(shí)時(shí)傳送分動(dòng)式多足機(jī)器人當(dāng)前環(huán)境視頻信息給運(yùn)行于微電腦上的操作軟件顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法，其特征在于:分動(dòng)式多足機(jī)器人主控節(jié)點(diǎn)模塊接收到上位機(jī)模塊傳送來的分動(dòng)式多足機(jī)器人下一步運(yùn)動(dòng)指令后，將分動(dòng)式多足機(jī)器人完成該運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，分動(dòng)式多足機(jī)器人所需要的位置和姿態(tài)，直接換算成足關(guān)節(jié)的速度和位移，根據(jù)足關(guān)節(jié)的速度和位移得到分動(dòng)式多足機(jī)器人下位機(jī)節(jié)點(diǎn)模塊各子模塊相應(yīng)電機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括速度、角位移。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述模塊化分動(dòng)式多足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法，其特征在于:足關(guān)節(jié)微控制器接收到主控器傳送來的對(duì)應(yīng)足關(guān)節(jié)電機(jī)的速度、角位移參數(shù)，輸出PWM控制足關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)足關(guān)節(jié)電機(jī)按指定的速度、角位移運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，與足關(guān)節(jié)電機(jī)軸相連的速度位移傳感器通過足關(guān)節(jié)微控制器的信號(hào)輸入接口實(shí)時(shí)反饋脈沖信息給足關(guān)節(jié)微控制器，足關(guān)節(jié)微控制器通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)求出足關(guān)節(jié)電機(jī)速度，利用脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算角位移，最后利用PID算法調(diào)整輸出PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)足關(guān)節(jié)電機(jī)速度的閉環(huán)控 制。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103676797SQ201210328882
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】王茂森, 戴勁松, 朱燕生, 稅華, 伍亞冰, 符濤濤, 張?zhí)m蘭, 劉洪林, 申培剛, 張壘閣, 黃順斌, 陸建, 董永明, 武立春, 陳龍, 陳浩, 祈建, 沈光煦, 符濤, 冒添逸, 吳海文, 李冠男, 朱敏 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)