[發明專利]電機通用控制系統及方法

在審

• 申請號: 201710209850.6
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106843304A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 韓守謙
• 申請（專利權）人: 深圳諾歐博智能科技有限公司
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62
• 代理公司: 北京華圣典睿知識產權代理有限公司11510
• 代理人: 陳國偉

技術領域

本發明涉及電機控制領域，具體涉及一種電機通用控制系統及方法。

背景技術

目前，對于電機的控制，一般使用單片機+實時操作系統(如uC/OS II或者freeRTOS)或者應用處理器(如ARM Cortex-A、X86)+實時操作系統(如linux+(RTLinux/RTAI/Xenomai)、VxWorks)的硬件模式，這樣可以保證控制的實時性與準確性。同時，對于不同的電機類型，控制方式也千差萬別，比如：

步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機，步進驅動器通過脈沖信號控制，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

舵機是一種位置(角度)伺服的驅動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統，其實質是一種伺服馬達。舵機需要通過固定周期的PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調制)信號控制。

直流電機通過閉環PID(Proportion Integration Differentiation，比例積分微分)控制。

由此可見，對于不同的電機，不同的微處理器，控制軟件也會不同。在某些應用場合，如服務機器人、玩具機器人，對于精度要求比較低，而且通常會使用多種不同電機來控制。在這種情況下，如果都使用微處理器控制每種電機，不僅會使軟、硬件架構都比較復雜，而且會增加研發、測試、生產、維護成本。

發明內容

本發明提供一種電機通用控制系統及方法，以提高系統的適應性，簡化產品在需要多種電機的情況下的軟、硬件架構。

為此，本發明提供如下技術方案：

一種電機通用控制系統，所述電機用于驅動被控對象運動，所述系統包括：應用層模塊、規劃層模塊、以及與被控對象不同驅動電機相對應的適配層模塊和驅動層模塊；

所述應用層模塊用于根據應用需求，向所述規劃層模塊下發通用運動指令；

所述規劃層模塊用于接收所述應用層模塊下發的通用運動指令，并對所述通用運動指令進行解析，結合被控對象當前運動狀態，生成運動目標集合；

所述適配層模塊用于根據所述運動目標集合生成對應電機的控制信息，并將所述控制信息發送給對應所述電機的驅動層模塊；

所述驅動層模塊用于根據接收到的控制信息控制對應電機工作，以使所述電機驅動被控對象運動。

優選地，所述通用運動指令包括以下任意一種或多種：啟停指令、點位指令、直線指令、圓弧指令、動作文件指令、調速指令。

優選地，所述系統還包括：接口層模塊，用于提供不同應用環境對應的接口；

所述應用層模塊利用所述接口層模塊提供的接口向所述規劃層模塊下發通用運動指令。

優選地，所述接口層模塊提供的接口包括以下任意一種或多種：C接口、C++接口、Java接口。

優選地，所述規劃層模塊包括：

規劃接口單元、指令解析單元、狀態處理單元、核心處理單元、輸出單元；

所述規劃接口單元，用于接收所述應用層模塊下發的通用運動指令；

所述狀態處理單元，用于獲取被控對象當前狀態；

所述指令解析單元，用于解析所述通用運動指令，獲得指令類型及指令數據；

所述核心處理單元，用于根據所述指令類型、指令數據、以及被控對象當前狀態，生成運動目標集合；

所述輸出單元，用于將所述運動目標集合傳送給各適配層。

優選地，所述核心處理單元具體用于根據所述指令類型、指令數據、以及被控對象當前狀態，進行路徑規劃、軌跡規劃、插補處理，得到平滑的運動軌跡曲線，將所述運動軌跡曲線轉換成各個自由度的運動序列點集合。

優選地，所述電機包括以下任意一種或多種：直流電機、舵機、步進電機。

一種電機通用控制方法，所述電機用于驅動被控對象運動，所述方法包括：

接收通用運動指令；

對所述通用運動指令進行解析，并結合被控對象當前運動狀態，生成運動目標集合；

由電機適配層模塊根據所述運動目標集合生成對應所述電機的控制信息；

由電機驅動層模塊根據所述控制信息控制所述電機工作，以使所述電機驅動被控對象運動。

優選地，所述通用運動指令包括以下任意一種或多種：啟停指令、點位指令、直線指令、圓弧指令、動作文件指令、調速指令。

優選地，所述方法還包括：