一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人形機(jī)器人又稱仿人機(jī)器人，是集機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于一體，是一個(gè)國家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。傳統(tǒng)的人形機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用集中式控制，大部分都是采用集成式的舵機(jī)控制，這樣的控制系統(tǒng)各模塊種類繁多，模塊之間連接復(fù)雜，增加了系統(tǒng)功耗，而且上位機(jī)不能獲得機(jī)器人的位置信號(hào)，不能形成閉環(huán)系統(tǒng)，降低了控制精度。此類機(jī)器人控制系統(tǒng)是封閉的，降低了系統(tǒng)的開放性和可靠性，只能通過上位機(jī)更改一些參數(shù)來實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，而且此種方法控制的機(jī)器人承重量很小，很大程度上限制了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種開放式的，便于操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，控制精度高的人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)的控制系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括通過RS232通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行雙向通信的主控制器，其輸出端分別與報(bào)警模塊、驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與安裝在人形機(jī)器人各關(guān)節(jié)處的電機(jī)和安裝在機(jī)器人本體處的電機(jī)相連，電機(jī)輸出軸與減速器相連;安裝在機(jī)器人各關(guān)節(jié)處的位置傳感器和故障傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端和姿態(tài)檢測(cè)模塊的輸出端與主控制器的輸入端相連，所述主控制器采用MC9S12DG256芯片。
[0005]所述1^232通信模塊采用電平轉(zhuǎn)換芯片1^乂232，其9、10、11、12腳分別與MC9S12DG256芯片的64、63、26、25腳——相連，MAX232芯片通過連接器Jl與上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與主控制器的實(shí)時(shí)雙向通信。
[0006]所述驅(qū)動(dòng)模塊采用1'仙6016!1驅(qū)動(dòng)芯片，其3、4、7、8、9、18、21、22腳分別與1?:931206256芯片的48、47、46、45、44、43、80、42腳相連，其16、14、12、10腳與電機(jī)的輸入端相連，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0007]所述信號(hào)調(diào)理模塊一端與位置傳感器和故障傳感器的信號(hào)輸出端相連，其另一端I腳與MC9S12DG256芯片的51腳相連，用于檢測(cè)機(jī)器人關(guān)節(jié)位置以及是否發(fā)生故障。
[0008]所述姿態(tài)檢測(cè)模塊上集成了姿態(tài)傳感器，姿態(tài)傳感器采用MPU6050芯片，其12、23、24腳分別與MC9S12DG256芯片57、11、12腳——相連，用于檢測(cè)機(jī)器人的姿態(tài)信息。
[0009]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:
[0010]1.通過位置傳感器采集機(jī)器人各關(guān)節(jié)信號(hào)以及通過姿態(tài)傳感器采集機(jī)器人本體姿態(tài)信號(hào)，傳送給主控制器，形成閉環(huán)系統(tǒng)，提高了控制精度以及控制的安全性；
[0011 ] 2.主控制器通過RS232通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行雙向串口通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，控制穩(wěn)定可靠；
[0012]3.本實(shí)用新型采用飛思卡爾單片機(jī)作為主控制器，控制可靠，功耗低，并提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的開放性，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；
[0014]圖2、3、4、5、6、7分別為圖1中的主控制器、報(bào)警模塊、RS232通信模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、姿態(tài)檢測(cè)模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1、圖2、圖3所示，一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括通過RS232通信模塊I與上位機(jī)進(jìn)行雙向串行異步通信的主控制器2，其輸出端分別與報(bào)警模塊3、驅(qū)動(dòng)模塊4的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)模塊4的輸出端與安裝在人形機(jī)器人各關(guān)節(jié)處的電機(jī)和安裝在機(jī)器人本體處的電機(jī)相連，電機(jī)輸出軸與減速器相連，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人各關(guān)節(jié);安裝在機(jī)器人各關(guān)節(jié)處的位置傳感器和故障傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊5的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理模塊5的輸出端和姿態(tài)檢測(cè)模塊6的輸出端與主控制器2的輸入端相連，主控制器2采用MC9S12DG256芯片。安裝在機(jī)器人各關(guān)節(jié)處的位置傳感器用于采集機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置信號(hào)，并將信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理模塊5傳送給主控制器2，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，故障傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人是否發(fā)生故障，如果發(fā)生故障，則主控制器2控制報(bào)警模塊3報(bào)警。
[0016]如圖4所示，1?232通信模塊1采用電平轉(zhuǎn)換芯片1^乂232，其9、10、11、12腳分別與MC9S12DG256芯片的64、63、26、25腳——相連，MAX232芯片通過連接器Jl與上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與主控制器2的實(shí)時(shí)雙向串行異步通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
[0017]如圖5所示，驅(qū)動(dòng)模塊4采用1'冊(cè)6016!1驅(qū)動(dòng)芯片，其3、4、7、8、9、18、21、22腳分別與1?:931206256芯片的48、47、46、45、44、43、80、42腳相連，其16、14、12、10腳與電機(jī)的輸入端相連，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并通過減速器進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)模塊4的個(gè)數(shù)和電機(jī)的個(gè)數(shù)相同。
[0018]如圖6所示，信號(hào)調(diào)理模塊5—端與位置傳感器或故障傳感器的信號(hào)輸出端相連，其另一端I腳與MC9S12DG256芯片的51腳相連，主要用于處理傳感器輸出的模擬信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳送給MC9S12DG256芯片，用于檢測(cè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位置以及是否發(fā)生故障，信號(hào)調(diào)理模塊5個(gè)數(shù)和傳感器的個(gè)數(shù)相同。
[0019]如圖7所示，姿態(tài)檢測(cè)模塊6上集成了姿態(tài)傳感器，姿態(tài)傳感器采用MPU6050芯片，其12、23、24腳分別與此931206256芯片57、11、12腳——相連，用于檢測(cè)機(jī)器人本體的姿態(tài)信息，進(jìn)而更精確的控制電機(jī)，防止機(jī)器人本體傾斜過大而摔倒。
[0020]綜上所述，本實(shí)用新型可以通過位置傳感器采集機(jī)器人各關(guān)節(jié)信號(hào)以及通過姿態(tài)傳感器采集機(jī)器人本體姿態(tài)信號(hào)，傳送給主控制器2，形成閉環(huán)系統(tǒng)，提高了控制精度以及控制的安全性。主控制器2通過RS232通信模塊I與上位機(jī)進(jìn)行雙向串行異步通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，控制穩(wěn)定可靠。工作人員可以根據(jù)具體工況要求，針對(duì)本實(shí)用新型的開放式控制系統(tǒng)設(shè)置機(jī)器人的工作方式，提高了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括通過RS232通信模塊(I)與上位機(jī)進(jìn)行雙向通信的主控制器(2)，主控制器(2)輸出端分別與報(bào)警模塊(3)、驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸出端與安裝在人形機(jī)器人關(guān)節(jié)處的電機(jī)和安裝在機(jī)器人本體處的電機(jī)相連，電機(jī)輸出軸與減速器相連;安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)處的位置傳感器和故障傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊(5)的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理模塊(5)的輸出端和安裝在人形機(jī)器人本體處的姿態(tài)檢測(cè)模塊(6)的輸出端與主控制器(2)的輸入端相連，所述主控制器(2)采用MC9S12DG256芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述RS232通信模塊(I)采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，其9、10、11、12腳分別與此931206256芯片的64、63、26、25腳——相連，MAX232芯片通過連接器Jl與上位機(jī)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊(4)采用1'冊(cè)6016!1驅(qū)動(dòng)芯片，其3、4、7、8、9、18、21、22腳分別與]\?:951206256芯片的48、47、46、45、44、43、80、42腳相連，其16、14、12、10腳與電機(jī)的輸入端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理模塊(5)—端與位置傳感器和故障傳感器的信號(hào)輸出端相連，其另一端I腳與MC9S12DG256芯片的51腳相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述姿態(tài)檢測(cè)模塊(6)上集成了姿態(tài)傳感器，姿態(tài)傳感器采用MPU6050芯片，其12、23、24腳分別與1?:951206256芯片57、11、12腳——相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，包括通過RS232通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行雙向通信的主控制器，其輸出端分別與報(bào)警模塊、驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與安裝在人形機(jī)器人各關(guān)節(jié)處和機(jī)器人本體處的電機(jī)相連，電機(jī)輸出軸與減速器相連；安裝在機(jī)器人各關(guān)節(jié)處的位置傳感器和故障傳感器的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端相連，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端和姿態(tài)檢測(cè)模塊的輸出端與主控制器的輸入端相連，主控制器采用MC9S12DG256芯片。主控制器與上位機(jī)進(jìn)行雙向串行異步通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，控制穩(wěn)定可靠。工作人員可以針對(duì)本實(shí)用新型的開放式控制系統(tǒng)設(shè)置機(jī)器人的工作方式，拓寬機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
【IPC分類】G05D3/10
【公開號(hào)】CN205281265
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620010064
【發(fā)明人】劉謙, 張騰蛟, 趙英強(qiáng), 唐修檢, 陸皖麟, 王若天
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月2日