[發(fā)明專利]一種基于多協(xié)議的混聯(lián)舵機控制設備

在審

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• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110971153A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 吳龍飛;張智勇;李明明
• 申請（專利權）人: 深圳勇藝達機器人有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H04L29/06
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 趙敏

本發(fā)明提供了一種基于多協(xié)議的混聯(lián)舵機控制設備，包括：霍爾傳感器、三相MOS管驅動單元、位置傳感器、三相電流采集單元和主控芯片；霍爾傳感器用于采集三相直流無刷電機M的相位信息，并且計算當前相位和需要切換的下一個相位；位置傳感器，在磁場環(huán)境采集當前輸出軸位置信息，并向主控芯片發(fā)送與采集到的當前輸出軸位置信息相應的信息；主控芯片根據(jù)從位置傳感器接收到的信息向三相MOS管驅動單元發(fā)送PWM信號，以驅動三相直流無刷電機M。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人領域，具體涉及一種基于多協(xié)議的混聯(lián)舵機控制設備。

背景技術

隨著機器人的發(fā)展，各種各樣的機器人出現(xiàn)在了人們生活的視野，工業(yè)機器人的大功率機械臂已經(jīng)發(fā)展的很成熟，服務機器人種類也五彩斑斕，從家庭的掃地機器人，到兒童的教育機器人，再到大型的巡邏機器人，服務機器人再近幾年得到了飛速的發(fā)展；因為機器人的大部分能量來源為電力，所以機器人的大部分運動都有電機驅動，從簡單的直流有刷電機到伺服電機，為了動作的準確性，電機的精度也越來越高。

例如，中國專利申請CN201720938939.1公開了一種用控制器局域網(wǎng)絡(Controller Area Network，CAN)總線控制的舵機協(xié)議，包括指令發(fā)送，CAN接收器，角度傳感器，步進電機等模塊。該專利主要實現(xiàn)了通過CAN協(xié)議通信控制，并且控制協(xié)議單一，指令集簡單，拓展性能差。

又比如，中國專利申請CN200620047637.7公開了一種舵機控制器，通過MCU和舵機之間加載一個控制器來控制舵機。這種方法對一個舵機控制比較方便，但是多于多舵機控制系統(tǒng)就無法滿足需求，而且一般機器人都包含多個舵機結構。

目前大部分舵機都是由有刷電機，電位器，驅動電路組成，傳統(tǒng)有刷電機的缺陷，已不滿足機器人技術快速發(fā)展的需求，我們經(jīng)常遇到的問題是換相容易產(chǎn)生高溫之電弧、火花、金屬屑，而且壽命短、不容易控制，精度不夠等缺點，使舵機的維修率提高，增加了產(chǎn)品成本。在調試中看來，舵機的不穩(wěn)定性，經(jīng)常導致機器人失足，重心不穩(wěn)，或舵機擺動幅度過大，導致關節(jié)部位卡住無法定位，這些都是不可接受的。

在舵機控制協(xié)議上，大多數(shù)的舵機都只是支持CAN或者485總線其中的一種，沒有得到兩者兼并的功能，在指令協(xié)議上，基本上都只支持一種指令協(xié)議的解析及控制，這種控制方法使舵機的使用局限性較大，不能更好的進行。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在解決舵機在通信和控制的時候能夠支持更多的總線和協(xié)議問題。因此在本發(fā)明中，提出了CAN總線和485總線并存的方式，使舵機的應用場景更加靈活、多樣，更好的適應不同的控制平臺和不同的控制協(xié)議，適應性更強，控制更加方便；在本發(fā)明中也提出了多指令并存和切換的控制方法，即多種指令協(xié)議并存，能夠切換多種控制方案，使舵機的控制更加靈活，讓編程更加方便。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于多協(xié)議的混聯(lián)舵機控制設備包括：霍爾傳感器、三相MOS管驅動單元、位置傳感器、三相電流采集單元和主控芯片；霍爾傳感器用于采集三相直流無刷電機M的相位信息，并且計算當前相位和需要切換的下一個相位；位置傳感器，在磁場環(huán)境采集當前輸出軸位置信息，并向主控芯片發(fā)送與采集到的當前輸出軸位置信息相應的信息；主控芯片根據(jù)從位置傳感器接收到的信息向三相MOS管驅動單元發(fā)送PWM信號，以驅動三相直流無刷電機M。

優(yōu)選地，基于多協(xié)議的混聯(lián)舵機控制設備還包括：通信模塊，其包括用于接收及傳遞指令的CAN通信口和USART通信口。

優(yōu)選地，在通信模塊中，CAN通信方式和485通信方式被設置成中斷接收模式，其中當總線存在指令數(shù)據(jù)時觸發(fā)中斷調用去接收指令數(shù)據(jù)，并且將指令數(shù)據(jù)存在隊列里而非直接解析，存在隊列里面的指令數(shù)據(jù)由主程序檢測并讀取數(shù)據(jù)以進行指令解析。