[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

本發明公開了一種模塊化機器人系統及方法，具體是公開一種模塊化可拼接的機器人的關節模塊控制系統；包括：機械結構模塊、主控制器模塊、電氣接口模塊、驅動模塊、CAN總線通信模塊；機械結構模塊，采用統一的關節機械結構，將機器人不同部件拼接起來；控制模塊，通過電氣接口模塊與CAN總線通信模塊將不同關節部件與控制模塊相連接；電氣接口模塊，關節處采用三線結構，包含一根電源線、一根數據線及一根地線，插頭采用圓形三芯公母插頭，為機器人關節提供統一的電氣特性；驅動模塊與控制模塊由CAN總線通信模塊相連，接收控制模塊信號，驅動機器人關節運動；CAN總線通信模塊，將關節兩側的模塊采用CAN總線相連接，實現不同模塊之間的通信。

技術領域

本發明涉及一種人型機器人關節及其控制，屬于智能機械設備領域。

背景技術

目前，隨著機器人在研究和應用上的不斷發展，人們希望在優化機器人設計、減少機械結構部件和降低機器人成本的同時，增加機器人系統總體性能，增強機器人功能和結構的多樣性，所以在機器人學研究領域出現了模塊化機器人；模塊化機器人，是由各種獨立的具有相同或不同結構以及性能特征的可互換的關節模塊和連接模塊組成，能夠根據作業的需要重組成不同的機器人構型。這種組合并非簡單的機械重組，還包括控制系統的重組，因為模塊本身就是一種集傳動、控制、通訊為一體的單元。模塊化機器人系統的突出優點是：可重構性好、組裝方便、靈活性強、功能多樣、適應性強和維護方便。然而，在模塊化機器人不斷發展的過程中，卻很少有一個能夠適用的可重構、模塊化的控制系統。

中國專利ZL200810040146.3公開一種模塊化機器人，其包括：傳感模塊、控制模塊、驅動模塊以及標準接口模塊，傳感模塊與控制模塊由第二標準接口模塊相連，控制模塊與驅動模塊由第一標準接口模塊相連。傳感模塊固定在第二標準接口模塊上，控制模塊的一端固定在第二標準模塊上，另一端固定在第一標準接口模塊上，驅動模塊固定在第一標準接口模塊的另一端，驅動模塊運動帶動整個機器人運動。本發明采用模塊化結構組成個人機器人，但其通過總控制模塊控制其他各模塊，需要信號線電力線較多，這樣給接線造成困難，若功能模塊增加，將會為線路安排帶來麻煩，而且再增加模塊時需要技術人員設計安裝，一般人員難以操作。

因此，需要一種模塊化、線路少的機器人關節控制系統及方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通用的、靈活性好的、維護性強的模塊化機器人關節控制系統及方法，旨在解決現有的模塊化機器人部件重組不便的問題，有效地解決制造商機器人各模塊關節部位標準不統一的問題。

本發明是這樣實現的，一種用于模塊化機器人關節的控制系統，所述用于模塊化機器人關節的控制系統包括：

主控制器模塊，將從數據信號端口獲取的輸入信息，經過識別、運算判斷，將運算結果傳送給輸出模塊；

驅動模塊，與所述主控制器模塊連接，接收來自主控模塊傳來的數據信號，控制電機作業；

CAN總線通信模塊，與所述主控制器模塊連接，與所述驅動模塊連接，保證所述主控制器模塊與所述驅動模塊正常通信；

電氣接口模塊，與主控制模塊、驅動模塊、CAN總線通信模塊連接，給各模塊提供工作電源；

機械結構模塊，在所述主控制器模塊、驅動模塊、CAN總線通信模塊和電氣接口模塊外部，保證各模塊無縫連接。

進一步，所述主控制器模塊進一步設置有：

控制器、驅動器、垂直伺服電機、水平伺服電機、滑環齒輪、串口通信接口、電源接口；串口通信接口與控制器相連接，驅動器與控制器相連接，驅動器與垂直伺服電機與水平伺服電機相連接；電機控制滑環齒輪轉動；

進一步，所述驅動模塊進一步設置有：