本發(fā)明涉及機(jī)器人與自動(dòng)化，具體的是一種視驅(qū)控一體控制器。

背景技術(shù)：

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，視覺檢測、伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制作為機(jī)器人系統(tǒng)的三大關(guān)鍵技術(shù)，各自扮演著重要的角色。然而，傳統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)往往將這些功能作為獨(dú)立的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，還導(dǎo)致了信息傳輸延遲、控制精度下降等問題。因此，開發(fā)一種能夠集成視覺檢測、伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制功能的控制器，對于提高機(jī)器人的作業(yè)效率和性能具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種視驅(qū)控一體控制器，該視驅(qū)控一體控制器將視覺檢測、伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制三大核心功能集成于一體，從而簡化了整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了機(jī)器人系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能和作業(yè)效率。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種視驅(qū)控一體控制器，包括：

3、cpu，所述cpu具有第一核心和第二核心，所述第一核心運(yùn)行第一系統(tǒng)，所述第一系統(tǒng)用于收集和處理圖像信息，得到視覺信息，并根據(jù)所述視覺信息生成控制指令，所述第二核心運(yùn)行第二系統(tǒng)，所述第二系統(tǒng)用于讀取所述控制指令，并根據(jù)所述控制指令生成調(diào)度信息；

4、fpga，所述fpga通過pcie總線與所述第二核心連接，所述fpga用于外接驅(qū)動(dòng)器，所述fpga根據(jù)所述調(diào)度信息控制與其相連的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作。

5、通過上述技術(shù)方案，將控制所需的視覺檢測、伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制三大核心功能集成在一個(gè)cpu內(nèi)，以簡化整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。相較于傳統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)將這三大功能作為三個(gè)單獨(dú)的模塊進(jìn)行安裝并連接，各個(gè)模塊之間的通信和協(xié)調(diào)繁瑣，本申請降低了機(jī)器人系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能和作業(yè)效率。

6、進(jìn)一步的，所述第一核心和所述第二核心之間通過核間通訊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。核間通訊是多核cpu設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵的一環(huán)，它允許不同的核心即第一核心和第二核心在共享或獨(dú)立資源的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享、事件的通知以及狀態(tài)的同步。

7、進(jìn)一步的，所述第一核心和所述第二核心之間設(shè)置有共享內(nèi)存，所述第一核心能將信息寫入所述共享內(nèi)存供所述第二核心讀取。所述第一核心和第二核心共享一塊物理內(nèi)存區(qū)域，通過如鎖、信號量等特定的同步機(jī)制來避免數(shù)據(jù)沖突。第一核心可以將需要傳遞給第二核心的數(shù)據(jù)寫入所述共享內(nèi)存，第二核心統(tǒng)通過任務(wù)調(diào)度機(jī)制從所述共享內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)。

8、進(jìn)一步的，當(dāng)?shù)诙诵牡娜蝿?wù)需要和第一核心的任務(wù)交換信息時(shí)，第二核心的任務(wù)可以通過信號量機(jī)制來觸發(fā)任務(wù)中斷，或者等待第一核心的任務(wù)中斷。

9、進(jìn)一步的，所述第一核心與所述第二核心之間建立mailbox數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述第一系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)封裝成消息，并通過所述mailbox數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送給所述第二系統(tǒng)。

10、進(jìn)一步的，所述第二核心與所述fpga之間在通訊時(shí)，發(fā)送端通過差分驅(qū)動(dòng)器輸出兩個(gè)方向相反的數(shù)據(jù)流，其中一個(gè)數(shù)據(jù)流攜帶第一信號，另一個(gè)數(shù)據(jù)流攜帶第一信號的互補(bǔ)信號，接收端對兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行差分檢測，通過比較兩個(gè)數(shù)據(jù)流的電壓差值來判斷發(fā)送的邏輯狀態(tài)。

11、進(jìn)一步的，所述第一核心包括至少兩個(gè)cpu核心，所述第一核心運(yùn)行囚牛實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所述第二核心包括至少一個(gè)cpu核心，所述第二核心運(yùn)行freertos操作系統(tǒng)。

12、進(jìn)一步的，所述第一系統(tǒng)包括：

13、視覺檢測模塊，用于獲取圖像信息，對圖像信息進(jìn)行特征提取，得到視覺信息；

14、運(yùn)動(dòng)控制模塊，根據(jù)所述視覺信息規(guī)劃機(jī)器人行動(dòng)軌跡，并生成控制指令。

15、進(jìn)一步的，所述第二系統(tǒng)包括：

16、驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊讀取所述控制指令并生成調(diào)度信息，通過所述fpga識別所述調(diào)度信息并控制與所述fpga相連的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作。

17、一種視驅(qū)控一體機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，以及權(quán)利要求1-8任一所述的視驅(qū)控一體控制器，所述視驅(qū)控一體控制器用于控制所述機(jī)器人本體動(dòng)作。

18、借由以上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下：

19、本申請中通過將視覺檢測模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊集成在同一個(gè)cpu中，即將視覺檢測、伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制三大核心功能集成于一體，以降低了機(jī)器人系統(tǒng)的復(fù)雜性，簡化整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)的機(jī)器人系統(tǒng)將這三大功能作為三個(gè)單獨(dú)的模塊進(jìn)行安裝并連接，各個(gè)模塊之間的通信和協(xié)調(diào)繁瑣，模塊與模塊間的通信存在較大延遲，響應(yīng)速度慢，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息處理。而本申請將視覺檢測模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊集成在同一個(gè)cpu中，各個(gè)模塊間通過共享內(nèi)存或者mailbox數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通信，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的實(shí)時(shí)處理和精準(zhǔn)控制，從而提高了機(jī)器人的響應(yīng)速度和作業(yè)效率，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能。

20、為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第一核心和所述第二核心之間通過核間通訊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

3.如權(quán)利要求2所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第一核心和所述第二核心之間設(shè)置有共享內(nèi)存，所述第一核心能將信息寫入所述共享內(nèi)存供所述第二核心讀取。

4.如權(quán)利要求3所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，當(dāng)?shù)诙诵牡娜蝿?wù)需要和第一核心的任務(wù)交換信息時(shí)，第二核心的任務(wù)可以通過信號量機(jī)制來觸發(fā)任務(wù)中斷，或者等待第一核心的任務(wù)中斷。

5.如權(quán)利要求2所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第一核心與所述第二核心之間建立有mailbox數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所述第一系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)封裝成消息，并通過所述mailbox數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送給所述第二系統(tǒng)。

6.如權(quán)利要求1所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第二核心與所述fpga之間在通訊時(shí)，發(fā)送端通過差分驅(qū)動(dòng)器輸出兩個(gè)方向相反的數(shù)據(jù)流，其中一個(gè)數(shù)據(jù)流攜帶第一信號，另一個(gè)數(shù)據(jù)流攜帶第一信號的互補(bǔ)信號，接收端對兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行差分檢測，通過比較兩個(gè)數(shù)據(jù)流的電壓差值來判斷發(fā)送的邏輯狀態(tài)。

7.如權(quán)利要求2所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第一核心包括至少兩個(gè)cpu核心，所述第一核心運(yùn)行囚牛實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所述第二核心包括至少一個(gè)cpu核心，所述第二核心運(yùn)行freertos操作系統(tǒng)。

8.如權(quán)利要求7所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第一系統(tǒng)包括：

9.如權(quán)利要求8所述的視驅(qū)控一體控制器，其特征在于，所述第二系統(tǒng)包括：

10.一種視驅(qū)控一體機(jī)器人，其特征在于，包括機(jī)器人本體，以及權(quán)利要求1-9任一所述的視驅(qū)控一體控制器，所述視驅(qū)控一體控制器用于控制所述機(jī)器人本體動(dòng)作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種視驅(qū)控一體控制器，包括：CPU，所述CPU具有第一核心和第二核心，所述第一核心運(yùn)行第一系統(tǒng)，所述第一系統(tǒng)用于收集和處理圖像信息，得到視覺信息，并根據(jù)所述視覺信息生成控制指令，所述第二核心運(yùn)行第二系統(tǒng)，所述第二系統(tǒng)用于讀取所述控制指令，并根據(jù)所述控制指令生成調(diào)度信息；FPGA，所述FPGA通過PCIE總線與所述第二核心連接，所述FPGA用于外接驅(qū)動(dòng)器，所述FPGA根據(jù)所述調(diào)度信息控制與其相連的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作。該視驅(qū)控一體控制器將視覺檢測、伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制三大核心功能集成于一體，從而簡化了整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了機(jī)器人系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了機(jī)器人系統(tǒng)的整體性能和作業(yè)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣琛,王慶久,朱奇?zhèn)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：國訊芯微（蘇州）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14