[發明專利]一種用于模塊化機器人關節的控制系統及方法

在審

• 申請號: 201810515581.0
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108890634A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 毛明毅;任國豪;趙積春
• 申請（專利權）人: 北京工商大學;北京格分維科技有限公司
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J17/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

1.一種用于模塊化機器人關節的控制系統，其特征在于，所述用于模塊化機器人關節的控制系統包括：

機械結構模塊，將機器人關節兩側的部位，按照設計結構無縫拼接，拼接后的兩部位按統一標準運作，所述機械結構模塊包含一個平移和一個旋轉自由度，水平旋轉自由度角度范圍為±90°，垂直旋轉自由度角度范圍為±90°；

電氣接口模塊，經所述主控制器模塊連接，將關節兩側的電氣接口按三線結構連接，包括一根地線，一根數據信號線及一根電源線連接，給CAN總線通信模塊建立電氣物理基礎；

CAN總線通信模塊，按所述電氣接口模塊連接，建立關節兩側的數據通信鏈路，按照CAN總線協議進行雙工通信；

主控制器模塊，將從關節一側獲取的輸入信息，經過識別、運算判斷，通過所述的CAN總線通信模塊，將運算結果傳送給所述驅動模塊；

驅動模塊，將從所述主控模塊，經由所述CAN總線通信模塊，傳送的數據信號，送達所述驅動模塊，驅動模塊驅動相關運動部件運動。

2.如權利要求1所述的用于模塊化機器人關節的控制系統，其特征在于，所述機械結構模塊進一步設置有：

平移舵機、旋轉舵機、關節卡槽、關節卡扣、三芯電氣插槽、三芯電氣插座、軸承；平移舵機在旋轉舵機的上部，關節卡槽、三芯電氣插槽在關節靠近平移舵機一側，關節卡扣、三芯電氣插座在關節遠離水平舵機一側。所屬軸承，采用了滑動摩擦軸承。

3.如權利要求1所述的用于模塊化機器人關節的控制系統，其特征在于，所述發明的用于模塊化機器人關節的控制系統設置有控制電路、編碼器、電機、減速器、制動器；編碼器安裝在電機上，機器人的每個關節都設置單獨的控制器，電機與控制電路構成控制器，在控制器上設置通訊模塊和電源接口；

所屬通信模塊采用了CAN總線協議。工控機和關節控制器模塊均與CAN總線模塊連接；

所述工控機對關節控制器進行監控，同時完成機械臂運動學、軌跡規劃方面算法的實現；

所述減速器采用諧波減速器；

所述制動器，避免關節掉電后發生危險，在停止關節電機供電，機械臂將保持原有的位姿；

所述編碼器采用絕對值編碼器，測量電機的轉速和旋轉角，轉換成可在CAN總線傳輸的信號輸出。

4.一種用于模塊化機器人關節的控制方法，其特征在于，所述用于模塊化機器人關節的控制方法包括：

通過主控制器，向CAN總線發送控制N號關節的數據幀，所有關節收到數據幀；

進一步，非N號關節收到該數據幀，判斷不是發送給自己的數據幀，并丟棄；N號關節收到，并進行解析；

進一步，N號關節解析數據幀中的數據，包括關節轉角、轉速、加速度等信息，控制關節的轉動；

進一步，當N號關節轉動到預定位置時，將當前轉動信息以指定數據幀格式通過CAN總線發送給主控模塊；

再進一步，主控模塊對收到的N號關節反饋信息進行解析，根據解析的數據，對N號再關節進一步控制。