[發明專利]一種模塊化多功能機器人控制器

無效

• 申請號: 201110395750.X
• 申請日: 2011-12-04
• 公開（公告）號: CN102436200A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 付主木;呂蒙;張松燦;張聚偉;梁云朋;高愛云;肖雋亞
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 孫笑飛

技術領域

本發明涉及一種機器人控制器，具體地說是一種模塊化、可擴展接口的多功能機器人控制器。

背景技術

機器人目前已被廣泛應用于諸多領域，包括航空航天、工業制造、搶險救災、機器人比賽以及科學研究和教育教學等領域，它是一個涉及機、電、控制、測量、信息、通訊、能源材料等學科的綜合型科技產品。機器人種類繁多，功能復雜，作為一種代替人力勞動的設備和綜合性的研究平臺，它正在被各領域、各層次的愛好者、學習者和研究者所廣泛接受。

控制器是機器人的控制核心，它通過采集外圍各種傳感器的狀態值，并按照用戶編寫的程序和算法進行計算和處理，使機器人產生相應的預期操作，從而達到某種實際功能。目前采用較多的機器人控制器均具備較強特定功能，但其缺點在于其功能單一，不能夠使機器人及控制系統具備較強的柔性，這就要求機器人控制器具備較多的功能和較強的擴展能力。

近年來，世界各大公司相繼研發出高性能機器人，以法國“NAO”機器人為代表的人形機器人已發展到了較高水平，但其控制器專業性強，控制方法復雜，只能作為研究平臺和表演機器人，很難執行其他復雜任務，這從另一方面說明了其控制器缺乏一定的柔性，因此也限制了其應用范圍的擴展。

同時，國內一些機器人公司如北京某機器人公司推出的創意之星機器人套件，雖然其機器人具備某些模塊化特性，如擁有下載調試模塊、舵機模塊、電機驅動模塊等，但是這些模塊游離于控制器之外，沒有與控制器形成有機的整體，并且其控制器接口固定，不具備擴展性，模塊間用數據線連接，穩定性差，限制了控制器的應用范圍。因此，其控制器模塊化程度和可擴展性很難滿足柔性機器人控制器要求。

另外，現有機器人控制器編程環境一般都依賴于相應研發公司所開發的軟件，只能對代碼進行二次開發或表層開發，限制了使用者對控制器底層代碼的重構，顯然很難滿足柔性機器人對控制器的需求。

因此，針對今后一段時期智能機器人及其智能控制系統的發展需求，開發一種高度模塊化、豐富的可擴展功能模塊、穩定的模塊結構以及可底層編程的通用編程環境的高柔性機器人控制器，是目前急需迫切解決的技術難題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種既能實現多功能控制，又能實現模塊化快速切換，且結構簡單，模塊擴展更換簡便、易于編程和底層開發的模塊化多功能機器人控制器。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種模塊化多功能機器人控制器，控制器包括主控模塊和接口部分，接口部分包括可擴展數字傳感器接口模塊、可擴展模擬傳感器接口模塊、可擴展模擬舵機接口模塊、可擴展數字舵機接口模塊、下載及仿真接口模塊、外擴串行通訊模塊、可擴展編碼器快速接口模塊、可擴展電機驅動接口模塊和系統電源集中管理接口模塊，接口部分的每個模塊都設有數據接口和電源接口，在數據接口和電源接口之間設有靜電屏蔽和電磁干擾屏蔽；主控模塊通過光電隔離與接口部分各個模塊的數據接口連接，接收各模塊采集的數據，并向各模塊發送指令，完成相應的程序指令任務；所述的系統電源集中管理接口模塊中設有傳感器供電檢測模塊、電機功率供電檢測檢測模塊、電機驅動及編碼器供電檢測模塊、舵機供電檢測模塊、通訊接口機下載供電檢測模塊和主控制模塊供電及檢測模塊，在系統電源集中管理接口模塊中設有微控制器，微控制器接收各個檢測模塊采集的各電源區域的工作電流和電壓狀態信息，并控制各個檢測模塊中保護電路的狀態。

所述接口部分的各模塊中分別集成有光電隔離器。

所述的可擴展編碼器快速接口模塊設有和擴展模塊接口統一標準的編碼器接口，所述接口部分的各個模塊均設有與擴展模塊接口標準統一的快速接口。

所述的外擴串行通訊模塊，可擴展多個從機設備，并且支持標準協議通訊。

所述的外擴串行通訊模塊還擴展有無線通訊模塊，無線通訊模塊與外設的遠程在線監視模塊通訊，向遠程在線監視模塊通訊傳輸控制器運行狀態值，并顯示于可視設備。

所述接口部分的各模塊通過插接鎖緊機構固定于控制器本體上。