[發(fā)明專(zhuān)利]一種多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811216946.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109249395A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉俊;梁斌;劉厚德;王學(xué)謙;高學(xué)海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,為分布式多層級(jí)控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)和部件級(jí)，所述系統(tǒng)級(jí)包含中央控制器，所述中央控制器用于整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃與控制，接收PC操控上位機(jī)的任務(wù)指令，分解指令，規(guī)劃輸出子系統(tǒng)級(jí)各控制模塊指令，所述子系統(tǒng)級(jí)至少包括多個(gè)單足控制器，分別用于接收中央控制器的指令，并通過(guò)預(yù)設(shè)的軌跡規(guī)劃和控制算法將指令分配到所述部件級(jí)的關(guān)節(jié)控制器，進(jìn)行各單足的控制，并將所述部件級(jí)的狀態(tài)信息上傳給所述中央控制器。

2.如權(quán)利要求1所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述子系統(tǒng)級(jí)主要包括多個(gè)單足控制器以及柔性臂、靈巧末端執(zhí)行器、輪式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)各自的控制器，分別用于接收中央控制器的指令，并通過(guò)預(yù)設(shè)的軌跡規(guī)劃和控制算法將指令分配到所述部件級(jí)的各控制器或驅(qū)動(dòng)模塊，由所述部件級(jí)進(jìn)行各單足、柔性臂、靈巧末端執(zhí)行器以及輪式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制或驅(qū)動(dòng)，并將所述部件級(jí)的狀態(tài)信息上傳給所述中央控制器。

3.如權(quán)利要求1或2所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述系統(tǒng)級(jí)還包括導(dǎo)航定位模塊，所述中央控制器根據(jù)所述導(dǎo)航定位模塊輸入的測(cè)量信息，規(guī)劃輸出子系統(tǒng)控制模塊指令。

4.如權(quán)利要求3所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述系統(tǒng)級(jí)還包括導(dǎo)航定位處理計(jì)算機(jī)，所述導(dǎo)航定位處理計(jì)算機(jī)分別連接所述中央控制器和所述導(dǎo)航定位模塊，用于進(jìn)行導(dǎo)航定位模塊數(shù)據(jù)處理。

5.如權(quán)利要求2所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述單足控制器或柔性臂的控制器接收所述中央控制器的指令，通過(guò)軌跡規(guī)劃算法、動(dòng)力學(xué)控制算法和柔順控制算法將指令分配到各個(gè)關(guān)節(jié)控制器以及柔性臂驅(qū)動(dòng)模塊，同時(shí)將各關(guān)節(jié)或驅(qū)動(dòng)模塊的狀態(tài)信息上傳給中央控制器。

6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述中央控制器處理的任務(wù)包括：a)各模塊的初始化；b)各傳感器信息的傳輸；c)通過(guò)上層任務(wù)指令信息和對(duì)各傳感器數(shù)據(jù)的處理，完成機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)控制算法或柔性臂規(guī)劃或靈巧末端執(zhí)行器操作；d)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊；e)向子系統(tǒng)的各控制器發(fā)送控制數(shù)據(jù)；f)保存數(shù)據(jù)。

7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述單足控制器包括主控芯片、電源電路，第一CAN或RS485通訊模塊、無(wú)線通訊模塊、第二CAN通訊模塊、LCD顯示模塊、存儲(chǔ)模塊和按鍵電路；所述主控芯片通過(guò)所述第一CAN或RS485通訊模塊接收所述中央控制器發(fā)送的每個(gè)單足的末端位置和姿態(tài)，并計(jì)算出每個(gè)足關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度，然后通過(guò)所述第二CAN通訊模塊驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)；優(yōu)選地，還包括LCD顯示模塊、存儲(chǔ)模塊和按鍵電路，所述LCD顯示模塊用來(lái)實(shí)時(shí)顯示各個(gè)組關(guān)節(jié)的實(shí)際角度，所述按鍵電路用來(lái)進(jìn)行調(diào)試時(shí)的運(yùn)行方式選擇，所述存儲(chǔ)模塊用來(lái)存儲(chǔ)必要的數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到掉電不擦除。

8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的多功能多足機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于,所述關(guān)節(jié)控制器用于接收所述單足控制器的指令，按照指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，所述關(guān)節(jié)控制器包含位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)3個(gè)環(huán)路，與所述子系統(tǒng)級(jí)的控制器通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，接收指令，發(fā)送關(guān)節(jié)的狀態(tài)信息，并采集電機(jī)的電流、位置信息。