[實(shí)用新型]基于多CPU的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220112635.7
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN202939452U
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙偉;許春山;王洪榮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭蔚

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于多CPU的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器。?

背景技術(shù)

控制器作為機(jī)器人系統(tǒng)的核心控制單元，直接決定著機(jī)器人的性能；同時(shí)，隨著機(jī)器人技術(shù)的日趨成熟，機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)、服務(wù)業(yè)中的應(yīng)用也日益復(fù)雜，這對機(jī)器人控制器的通用性、兼容性、復(fù)雜程度以及模塊化程序提出了更高的要求。?

機(jī)器人控制器除具備基本的運(yùn)動(dòng)控制外，還需借助外部傳感系統(tǒng)感知機(jī)器人周圍的環(huán)境信息，使其能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的變化，具有一定的智能性、自適應(yīng)性。?

網(wǎng)絡(luò)、總線作為機(jī)器人控制器與外部控制器的主要通訊手段，為適應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)的發(fā)展，新一代的控制器應(yīng)具備有靈活、標(biāo)準(zhǔn)、開放的多種網(wǎng)絡(luò)通訊功能。?

生產(chǎn)任務(wù)、生產(chǎn)環(huán)境的日趨復(fù)雜，對機(jī)器人技術(shù)的柔性和通用性提出了更高的要求，因此，機(jī)器人控制器還應(yīng)具備很好的擴(kuò)展性和可重構(gòu)性，以滿足復(fù)雜工藝的要求。?

工業(yè)應(yīng)用中，機(jī)器人周圍環(huán)境噪音大，電磁干擾嚴(yán)重，因此機(jī)器人控制器還應(yīng)具備各種抗干擾能力。?

系統(tǒng)異常時(shí)，還應(yīng)具備數(shù)據(jù)保存功能。?

現(xiàn)有的控制器由一個(gè)或二個(gè)CPU完成所有功能，其功能（處理能力、對環(huán)境感知能力、決策能力）、性能（實(shí)時(shí)性、可靠性、穩(wěn)定性）受到了很大的限制，而且對CPU要求較高，因此僅能完成機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)控制和一些簡單的數(shù)字?量、模擬量信號檢測，不能滿足當(dāng)前機(jī)器人運(yùn)行環(huán)境、應(yīng)用復(fù)雜的要求。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本實(shí)用新型提供一種基于多CPU的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器，同時(shí)具備傳感信息采集、融合功能，具備機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、規(guī)劃功能。此外，本實(shí)用新型還具有多種網(wǎng)絡(luò)控制功能：具有基于總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的CAN總線、有線/無線以太網(wǎng)以及SCI通訊功能。?

本實(shí)用新型公開了基于多CPU的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人控制器，其特征在于，包括：?

若干信息采集、控制級CPU，用于控制相應(yīng)的傳感器系統(tǒng)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并采集傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)；?

若干前級總線驅(qū)動(dòng)芯片，把所述信息采集、控制級CPU的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)；?

后級總線驅(qū)動(dòng)芯片，連接所述若干前級總線驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端，將所述通用標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)翻譯為規(guī)劃級CPU能識別的數(shù)據(jù)格式；?

規(guī)劃級CPU，連接所述后級總線驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端。?

比較好的是，所述規(guī)劃級CPU進(jìn)一步包括：?

網(wǎng)絡(luò)、總線單元，控制單元，信息預(yù)處理單元，配置單元，讀取單元，電源單元，復(fù)位晶振電路，數(shù)字信號處理芯片。?

附圖說明

下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本實(shí)用新型的詳細(xì)描述中，本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。?

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；?

圖2是圖1中規(guī)劃級CPU的具體組成框圖；?

圖3是圖1中信息采集、控制級CPU的結(jié)構(gòu)框圖。?

具體實(shí)施方式

請參見圖1，所示為本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)框圖。若干個(gè)信息采集、控制級CPU1，CPU210…的輸出端連接若干個(gè)總線驅(qū)動(dòng)芯片11，前級的總線驅(qū)動(dòng)芯片11的輸出端連接后級的總線驅(qū)動(dòng)芯片12的輸入端，后級的總線驅(qū)動(dòng)芯片12的輸出端連接規(guī)劃級CPU13的輸入端。各信息采集、控制級CPU1，CPU210…通過各自對應(yīng)的總線驅(qū)動(dòng)芯片11以及后級總線驅(qū)動(dòng)芯片12將各自信息采集、控制級CPU1，CPU2…的網(wǎng)絡(luò)地址或ID發(fā)送至規(guī)劃級CPU13，規(guī)劃級CPU13接收到該地址信息后再將該地址信息反饋至信息采集、控制級CPU1，2…，以此建立本信息采集、控制級CPU與規(guī)劃級CPU的網(wǎng)絡(luò)化通訊。其中，前級的總線驅(qū)動(dòng)芯片11把各個(gè)信息采集、控制級CPU的某種格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并傳輸給后級的總線驅(qū)動(dòng)芯片12，由其把標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)翻譯為規(guī)劃級CPU能識別的數(shù)據(jù)格式。?

規(guī)劃級CPU13主要用于融合其它CPU采集的傳感信息（圖像、音頻、運(yùn)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)），通過從多信息的視角進(jìn)行處理及綜合，形成一種對外部環(huán)境或被測對象某一特征的表達(dá)方式，剔除無用和錯(cuò)誤的信息，保留正確的和有用的成分，從而完善地、準(zhǔn)確地反映機(jī)器人外部、內(nèi)部狀態(tài)、環(huán)境的特征。經(jīng)過融合后的傳感器信息具有信息冗余性、互補(bǔ)性、實(shí)時(shí)性、信息獲取的低成本性等特點(diǎn)。因此，規(guī)劃級CPU13以此做出相應(yīng)的決策，控制機(jī)器人以及給各CPU發(fā)送控制信號。?