[發明專利]一種多功能多足機器人控制系統

在審

• 申請號: 201811216946.6
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109249395A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 朱曉俊;梁斌;劉厚德;王學謙;高學海
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種多功能多足機器人控制系統，為分布式多層級控制系統，包括系統級、子系統級和部件級，所述系統級包含中央控制器，所述中央控制器用于整個系統的任務規劃與控制，接收PC操控上位機的任務指令，分解指令，規劃輸出子系統級各控制模塊指令，所述子系統級至少包括多個單足控制器，分別用于接收中央控制器的指令，并通過預設的軌跡規劃和控制算法將指令分配到所述部件級的關節控制器，進行各單足的控制，并將所述部件級的狀態信息上傳給所述中央控制器。本系統通過對多功能多足機器人的分布式控制，可獲得改善的靈活性、輕便性、協同性和高精度，對各種應用場景的適應性強。

技術領域

本發明涉及機器人控制，特別是一種多功能多足機器人控制系統。

背景技術

在多足步行機器人控制系統設計方面，目前較常見的控制系統結構主要有兩種：一種是集中式控制結構，另一種是分布式控制結構。在集中式控制結構中，步行機器人的關節驅動和數據處理在同一個計算機中完成，全部的運動關節由中央控制處理器集中管理控制。也就是說使用集中式控制方式，是由一臺計算機完成系統中所有的運動規劃與控制功能，中央計算機直接控制機器人系統中所有的傳感器與運動執行器。采用這種控制結構，關節控制直接，可以確保較高的實時性。但是，集中式控制結構也存在下送些不足之處；

(1)由于機器人所有的運動關節均要直接與中央計算機連接，從而使整個機器人控制系統的線路更加復雜，增加機器人的質量與負載，進一步降低機器人的靈活性和可靠性。

(2)由于機器人各種功能均由同一臺計算機完成，而針對不同的操作對象，軟件程序需要完成的任務也不相同。當被控對象的數量增加時，系統的整體效率會降低。

(3)使用集中式控制結構，一旦系統出現故障，將影響整個系統各個部分的正常運作，產生全局性的后果。現在越來越多的雙足步行機器人運動控制系統開始使用分布式控制結構，分布式控制的核也思想是＂信息集中，控制分散＂。它對集中式控制結構進行了科學合理的分解，形成了分散控制與集中監視相結合的分布式體系結構。使用分布式控制時，將機器人各個關節的運動控制任務交給獨立的運動控制單元完成，而中央計算機負責實現機器人各個關節的協調運動，完成整體的控制算法。分布式控制系統有如下特點；

(1)由于機器人控制系統的各個被控對象由獨立的控制單元控制，這樣有利于軟硬件的模塊化設計，從而提髙了機器人控制系統的通用性和可擴展性。

(2)分散式的控制結構減少了機器人各關節與運動控制器之間的接線，從而減輕了機器人的質量，提高了整個機器人系統的可靠性，而且便于實現控制系統的內置。

(3)當控制系統發生故障時，模塊化的技制結構便于設計開發人員檢測查找故障位置，當故障不是很嚴重時不會影響到整個系統的運行。

已有采用EtherCAT總線的分布式控制方案。如何優化多足機器人的分布式控制，獲得更好的靈活性、輕便性、協同性，更高的控制精度和優化的適應性，是現有技術面臨的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種多功能多足機器人控制系統。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多功能多足機器人控制系統，為分布式多層級控制系統，包括系統級、子系統級和部件級，所述系統級包含中央控制器，所述中央控制器用于整個系統的任務規劃與控制，接收PC操控上位機的任務指令，分解指令，規劃輸出子系統級各控制模塊指令，所述子系統級至少包括多個單足控制器，分別用于接收中央控制器的指令，并通過預設的軌跡規劃和控制算法將指令分配到所述部件級的關節控制器，進行各單足的控制，并將所述部件級的狀態信息上傳給所述中央控制器。

進一步地：