[發明專利]仿生雙足機器人控制系統

無效

• 申請號: 201410159147.5
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103941732A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 張凱;臺憲青;王艷軍;趙旦譜;圖博
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B19/4103
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種控制系統，尤其是一種仿生雙足機器人控制系統，屬于雙足機器人控制的技術領域。

背景技術

仿人機器人集機械、電子、材料、計算機、自動化等多門學科于一體，技術含量高、研究和開發難度大，已成為一個國家高技術實力和發展水平的重要標志，許多科學家都在仿人機器人研究與開發方面做了大量工作，取得了突破性進展，仿人機器人已經對人類社會產生了巨大的影響。

國外發展狀況主要介紹幾個在雙足機器人領域取得許多成果的國家所研制的機器人，仿人機器人的研究具有重要的科學意義和應用前景，步行系統本身具有非常豐富的動力學和運動學特性。仿人機器人有許多優越性。它具有靈活的行走機構，可以隨時走到需要的地方，包括一些普通人不易到達的地方，完成人指定或預先設置的工作。與工業機器人相比，其優越性體現在廣闊的活動空間和工作空間。仿人機器人的研究具有潛在的應用前景。雙足行走是生物界難度最大的步行動作，但其步行性能卻是其它步行結構所無法比擬的。人類步行運動與其他機構運動相比具有優越的移動性能和環境適應能力。但目前仿生雙足機器人的控制系統結構復雜，成本高，難以滿足機器人的行走要求。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種仿生雙足機器人控制系統，其結構簡單，能對雙足機器人的行走進行有效控制，適應范圍廣，成本低，安全可靠。

按照本發明提供的技術方案，所述仿生雙足機器人控制系統，包括用于驅動雙足機器人行走的伺服電機、用于檢測所述伺服電機工作狀態信息的編碼器以及用于檢測所述伺服電機轉速的霍爾傳感器，所述編碼器及霍爾傳感器均與驅動器連接，驅動器的輸出端與伺服電機連接，驅動器通過JMACH接口與PMAC驅動板連接。

所述驅動器通過串口與控制計算機連接。所述串口為USB串口。

所述驅動器根據霍爾傳感器及編碼器的檢測信號采用PID方法控制伺服電機。

本發明的優點：通過編碼器及霍爾傳感器實現對伺服電機的運動過程的參數反饋，驅動器采用PID控制方法實現對伺服電機的有效運動控制，結構簡單，適應范圍廣，成本低，安全可靠。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖。

附圖標記說明：1-控制計算機、2-PMAC驅動板、3-JMACH接口、4-串口、5-驅動器、6-編碼器、7-霍爾傳感器及8-伺服電機。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示：為了能對雙足機器人的行走進行有效控制，本發明包括用于驅動雙足機器人行走的伺服電機8、用于檢測所述伺服電機8工作狀態信息的編碼器6以及用于檢測所述伺服電機8轉速的霍爾傳感器7，所述編碼器6及霍爾傳感器7均與驅動器5連接，驅動器5的輸出端與伺服電機8連接，驅動器5通過JMACH接口3與PMAC驅動板2連接。

具體地，通過伺服電機8用于驅動雙足機器人的行走動作，通過編碼器6用于檢測伺服電機8的電機軸的位置、轉速以及扭矩信息，通過霍爾傳感器7用于檢測伺服電機8的轉速，驅動器5可以采用ARM芯片。本發明實施例中，驅動器5內設有接口J1、接口J2、接口J3、接口J4以及接口J5，所述接口J1為CAN總線接口，接口J2為電機電源接口，接口J3為驅動器電源接口，接口J4為反饋信號接口，接口J5為控制反饋信號接口；編碼器6及霍爾傳感器7與驅動器5的接口J4連接，伺服電機8與驅動器5的接口J2連接，JMACH接口3與驅動器5的接口J5連接。所述PMAC（programmable?multi－axes?controller）驅動板2采用現有的驅動板，PMAC驅動板2與驅動器5配合，共同實現對雙足機器人的運動控制。

所述驅動器5通過串口4與控制計算機1連接，控制計算機1還與PMAC驅動板2連接。所述串口4為USB串口。所述驅動器5根據霍爾傳感器7及編碼器6的檢測信號采用PID方法控制伺服電機8。

在具體實施時，采用PID算法，優化驅動器5對伺服電機8的控制，達到迅速精準跟動的效果。通過調整PID參數，使得伺服電機8能夠迅速跟蹤階躍響應，經過調整，系統的響應時間、超調量以及靜態誤差都達到預定指標。