[發明專利]基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統

有效

• 申請號: 201810654212.X
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108762163B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 張福海;陶一帆;袁儒鵬;付宜利
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，包括：陀螺儀(3)、控制器(4)、上位機(7)、n路電機反饋電路和n路電機驅動模塊(6)，n為機器人驅動輪的數量，

n路電機反饋電路和n路電機驅動模塊(6)分別與機器人的n個驅動輪一一對應，電機反饋電路用于采集機器人驅動輪的脈沖信號、測量脈沖信號的脈沖頻率，將脈沖頻率發送至控制器(4)中，電機驅動模塊(6)用于根據控制器(4)下達的電機控制信號驅動機器人驅動輪的驅動電機旋轉，

陀螺儀(3)用于采集移動機器人的角加速度數據并發送至控制器(4)中，

控制器(4)與上位機(7)實現數據交互，上位機(7)內嵌有QT人機交互界面，QT人機交互界面用于顯示控制器發送的數據和電機速度曲線，QT人機交互界面還用于人工輸入電機的預設信號，

控制器(4)內嵌有以下功能單元：

n個電機控制單元：n個電機控制單元分別與n個驅動輪一一對應，每個電機控制單元均用于采集對應驅動輪的電機反饋電路發送的當前脈沖頻率，根據當前脈沖頻率和電機的預設信號通過PID運算獲得電機控制信號，將電機控制信號發送至相應電機驅動模塊(6)中，

陀螺儀信息采集單元：采集陀螺儀(3)獲得的角加速度數據，

通訊單元：將當前脈沖頻率和角加速度數據發送至上位機(7)中，采集上位機(7)中輸入的電機的預設信號；

控制器(4)與上位機(7)之間采用RS232通訊電路進行信息傳輸，通訊過程中每次收到的信息的長度固定為17個8位的16進制數，首位都是固定的，采用16進制數0xFF作為首位，中間為從各傳感器和模塊中反饋的信息，最后一位為校驗位，采用求和校驗法，將前16位數相加，將結果除以256，取余數作為校驗位。

2.根據權利要求1所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，每路電機反饋電路包括脈沖倍頻電路(1)和脈沖測量電路(2)，

所述機器人驅動輪的驅動電機為無刷直流電機，該無刷直流電機內置霍爾傳感器，該霍爾傳感器用于采集無刷直流電機的電機轉速信號，該電機轉速信號為機器人驅動輪的脈沖信號，電機轉速信號通過光耦隔離電路(5)發送至脈沖倍頻電路(1)中，脈沖倍頻電路(1)用于將獲得的電機轉速信號進行倍頻并發送至脈沖測量電路(2)，脈沖測量電路(2)用于測量脈沖倍頻信號的脈沖頻率并將脈沖頻率發送至控制器(4)。

3.根據權利要求1或2所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，控制器(4)通過光耦隔離電路(5)將電機控制信號發送至電機驅動模塊(6)中。

4.根據權利要求1或2所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，控制器(4)與上位機(7)之間通過RS232通訊電路實現數據交互。

5.根據權利要求1或2所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，控制器(4)為IMX-283控制器。

6.根據權利要求2所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，脈沖倍頻電路(1)為74系列邏輯門電路。

7.根據權利要求2所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，脈沖測量電路(2)為52單片機。

8.根據權利要求2所述的基于QT人機交互界面與電機伺服系統的移動機器人運動控制系統，其特征在于，電機驅動模塊(6)包括：SI9979DS電機驅動芯片、IR2101驅動芯片、硬件死區電路和三相橋電路，

SI9979DS電機驅動芯片根據控制器(4)下達的電機控制信號和霍爾傳感器反饋的電機轉子當前位置信息進行電子換相，IR2101驅動芯片對電子換相結果進行放大，并將放大結果作為硬件死區電路的信號源，硬件死區電路基于米勒效應來調整三相橋電路中MOSFET管的開關速度。