[發明專利]一種基于模型的多軸機器人控制裝置與方法

在審

• 申請號: 202010460370.9
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111730593A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 黃家才;段超;顧皞偉;施昕昕;高芳征;馬鵬;包光旋;張春雨
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于模型的多軸機器人控制裝置，其特征在于，

包括圖像采集裝置、上位機、總線控制模塊和關節電機控制模塊；圖像采集裝置與上位機相連接，總線控制模塊連接上位機；

關節電機控制模塊包括關節電機控制單元和關節電機驅動單元，關節電機控制單元與關節電機驅動單元相連接；

所述關節電機控制模塊為若干個；

總線控制模塊通過控制總線與關節電機控制模塊相連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于模型的多軸機器人控制裝置，其特征在于，

還包括代碼生成模塊，所述代碼生成模塊包括仿真器接口單元和硬件代碼生成器，上位機、仿真器接口單元和硬件代碼生成器依次順序連接，圖像采集裝置、總線控制模塊都與硬件代碼生成控制器相連接。

3.根據權利要求2所述的一種基于模型的多軸機器人控制裝置，其特征在于，

所述硬件代碼生成控制器包括第一電源模塊、第一處理器模塊、串口通信模塊和圖像傳輸模塊；串口通信模塊、圖像傳輸模塊都與第一處理器模塊相連接，圖像傳輸模塊與圖像采集裝置相連接；上位機與串口通信模塊相連接，第一處理器模塊與總線控制模塊相連接；

第一電源模塊為硬件代碼生成控制器提供電源，第一處理器模塊進行圖像處理、機器人軌跡規劃和控制指令的收發，串口通信模塊用來與上位機信，圖像傳輸模塊接收圖像采集裝置傳來的圖像并傳輸給第一處理器模塊；

所述硬件代碼生成控制器通過圖像傳輸模塊接收圖像采集裝置傳來的圖像并傳輸給第一處理器模塊進行機器人圖像控制，通過總線控制模塊與關節電機控制模塊進行通信，通過串口通信模塊與上位機的進行數據交換。

4.根據權利要求1所述的一種基于模型的多軸機器人控制裝置，其特征在于，

所述關節電機控制單元包括第二電源模塊、第二處理器模塊、第二總線控制模塊、編碼器信息讀取模塊、數模轉換模塊和PWM波調制模塊；第二電源模塊為關節電機控制單元提供電源，第二處理器模塊運行電機驅動算法和進行控制指令的收發，第二總線控制模塊用于與上位機和硬件代碼生成控制器通信，編碼器模塊讀取關節電機上編碼器的信息，數模轉換模塊將模擬量信號轉換為數字量信號，PWM波調制模塊生成PWM或者SVPWM波；

第二總線控制模塊、編碼器信息讀取模塊、數模轉換模塊和PWM波調制模塊都與第二處理器模塊相連接，編碼器信息讀取模塊連接多軸機器人的編碼器；

所述關節電機控制單元通過總線控制模塊與上位機和硬件代碼生成控制器進行通信，并將信息傳到第二處理器模塊中的主控芯片進行處理；編碼器信息讀取模塊讀取關節電機當前的位置信息，數模轉換模塊將采集的模擬量轉換為數字量后，傳送到第二處理器模塊，第二處理器模塊經過算法計算生成PWM數據傳給PWM波調制模塊生成PWM波。

5.根據權利要求1所述的一種基于模型的多軸機器人控制裝置，其特征在于，

所述關節電機驅動單元包括整流電路、逆變電路、采樣電路、隔離電路和保護電路；整流電路將外部輸入的交流電變成直流電，逆變電路將直流電再轉變為交流電，采樣電路采集關節電機的電壓電流信號，隔離電路用于電氣隔離，保護電路用于故障檢測；

整流電路連接保護電路和逆變電路，逆變電路連接整流電路和關節電機，采樣電路連接在逆變電路和數模轉換模塊之間；隔離電路連接在逆變電路和PWM波調制模塊之間；

所述關節電機驅動單元將工頻交流電先通過整流電路整流為直流電，通過由PWM波控制的逆變電路逆變成驅動電機的三相交流電；采樣電路采集關節電機的三相電壓和電流反饋給關節電機控制單元，保護電路監控母線電壓電流的狀態。