一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括整機(jī)控制器以及至少一個單體裝置，整機(jī)控制器通過無線通訊裝置與單體裝置通訊連接；單體裝置包括順次連接的無線通訊電路、單體控制器、運(yùn)動控制電路以及電機(jī)，單體裝置內(nèi)部還安裝有供電電池以及用于實時監(jiān)控供電電池使用狀態(tài)的電池管理電路。本實用新型的有益效果為：通過應(yīng)用該仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)可以靈活控制仿蛇型軟體機(jī)器人運(yùn)動，使得仿蛇型軟體機(jī)器人可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、救災(zāi)等多個【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]軟體機(jī)器人技術(shù)是一項前瞻性的研究技術(shù)，在國內(nèi)外都已經(jīng)引起了相當(dāng)廣泛的關(guān)注，而傳統(tǒng)的機(jī)器人主要是應(yīng)用在工業(yè)的范圍內(nèi)，其本身的技術(shù)含量和成本比較高，不適用于日益增長的民用機(jī)器人領(lǐng)域的需求。
[0003]仿蛇型軟體機(jī)器人主要是通過模仿蛇的結(jié)構(gòu)和型狀，采用軟體材料或者多個模塊制成，它們具有很高的自由度和幾乎連續(xù)型變的能力，此類機(jī)器人構(gòu)成的末端執(zhí)行器，能夠到達(dá)空間中的任意一點，并且對壓力具有低阻抗，因此，它具有傳統(tǒng)機(jī)器人無法比擬的環(huán)境適應(yīng)性等特點，甚至可以通過主動變型和被動變型相結(jié)合，可以進(jìn)入狹小的空間，適應(yīng)多變的環(huán)境。例如，可以作為新型的醫(yī)療器械，進(jìn)入口腔、肛門、胃等身體部位，以減少傳統(tǒng)器械給病人帶來的痛苦；可以進(jìn)入地震、核輻射場所等危險系數(shù)高的環(huán)境和非常復(fù)雜的地方進(jìn)行搜救工作；可以制造為人類服務(wù)的機(jī)器人，使得機(jī)器人在與人類溝通的時候減少危險性。
[0004] 申請人:曾經(jīng)于歐盟軟體機(jī)器人項目研究組工作多年，深入地了解了世界前沿課題的先進(jìn)性，目前國內(nèi)外各大科研機(jī)構(gòu)都展開了相關(guān)的課題，然而，此類機(jī)器人的產(chǎn)品卻寥寥無幾，究其原因，廣大的科學(xué)工作者只是集中在一種極高端的理論研究。隨著電子產(chǎn)品的精密化、集成化和成本低廉化，其中很多的基礎(chǔ)問題已經(jīng)被解決，因此我們可以做到部分成果的產(chǎn)業(yè)化，希望在未來的軟體機(jī)器人甚至服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方向上起到一個先遣的作用，為新型的信息化產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方向做一個鋪墊。
[0005]這個方向的市場前景非常廣闊，理由有三:
[0006]1、信息和機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用必將是下一次工業(yè)革命的核心力量；
[0007]2、真正推動機(jī)器人大面積應(yīng)用和流行的先導(dǎo)力量必將是基礎(chǔ)的機(jī)器人和電子信息的模塊的集成；
[0008]3、新型柔性化，智能化的能夠與人類共享工作空間，提供更好的服務(wù)質(zhì)量的機(jī)器人產(chǎn)品已經(jīng)是現(xiàn)階段產(chǎn)品的迫切需求。
[0009]中國現(xiàn)在正處于機(jī)器人發(fā)展的青壯年期，機(jī)器人已經(jīng)涉足了各個行業(yè)，從削面機(jī)器人，到掃地機(jī)器人，從醫(yī)療機(jī)器人到，救災(zāi)機(jī)器人，這些元素已經(jīng)深入人心，然而我們采用基于仿蛇型軟體機(jī)器人作為新的思考切入點，希望能夠衍生出各類相關(guān)產(chǎn)品并且引導(dǎo)行業(yè)的動態(tài)發(fā)展，具有劃時代的新穎性和強(qiáng)烈的現(xiàn)實需求。
實用新型內(nèi)容
[0010]為解決現(xiàn)有機(jī)器人控制系統(tǒng)復(fù)雜的技術(shù)缺陷，本實用新型設(shè)計出一種仿蛇型軟體機(jī)器人，實現(xiàn)了簡化機(jī)器人控制系統(tǒng)的目的，同時也避免了普通機(jī)器人運(yùn)動不夠靈活的缺陷。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0012]一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括整機(jī)控制器以及至少一個單體裝置，整機(jī)控制器通過無線通訊裝置與單體裝置通訊連接；單體裝置包括順次連接的無線通訊電路、單體控制器、運(yùn)動控制電路以及電機(jī)，單體裝置內(nèi)部還安裝有供電電池以及用于實時監(jiān)控供電電池使用狀態(tài)的電池管理電路。上述整機(jī)控制器，是整個仿蛇型軟體機(jī)器人的核心控制部件，對整個機(jī)器人實現(xiàn)監(jiān)控。單體裝置和整體機(jī)器人的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)模型以及機(jī)器人的運(yùn)動控制都通過整機(jī)控制器來實現(xiàn)，通過整機(jī)控制器計算出每個單體裝置的運(yùn)動軌跡和距離并通過無線通訊裝置傳遞給各個單體裝置的運(yùn)動控制電路，從而達(dá)到控制效果。同時整機(jī)控制器還監(jiān)視各個單體裝置的運(yùn)行狀態(tài)、外部環(huán)境、控制指令等，確保蛇型機(jī)器人在可控可靠狀態(tài)下運(yùn)行。供電電池是整個仿蛇型軟體機(jī)器人的能量來源，根據(jù)機(jī)器人的尺寸和設(shè)計要求選擇電池容量。電池管理電路是對電池進(jìn)行監(jiān)控的電路，如電池剩余電量監(jiān)視、充電電流和電壓控制、電池環(huán)境監(jiān)視等。
[0013]優(yōu)選的，無線通訊裝置為W1-Fi通訊裝置。上述W1-Fi通訊裝置是仿蛇型軟體機(jī)器人的神經(jīng)，傳遞內(nèi)部各單體裝置運(yùn)動的控制信號、運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)、外部的控制指令等信號。
[0014]優(yōu)選的，無線通訊電路為W1-Fi電路。W1-Fi電路用于接收整機(jī)控制器的控制信號。
[0015]優(yōu)選的，運(yùn)動控制電路為采用無傳感器的矢量控制技術(shù)的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器包括依次連接的整流器、濾波器、制動器、IPM逆變器、信號采集單元、模擬運(yùn)算器以及DSP控制器；整流器的輸出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸入端的保護(hù)電路。伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸出端的顯示器和遠(yuǎn)程通訊裝置；其中，遠(yuǎn)程通訊裝置包括分別接入智能儀表和CAN網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)通訊單元和CAN通訊單元。運(yùn)動控制電路采用參數(shù)自獲得技術(shù)自動計算永磁同步電機(jī)的參數(shù)，如定子電阻Rs、d軸電感量Lc^Pq軸電感量Lq，并能通過單體控制器計算電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置，實現(xiàn)仿蛇型軟體機(jī)器人的精確控制。
[0016]優(yōu)選的，電機(jī)為正弦反電勢的永磁同步電機(jī)。電機(jī)是仿蛇型軟體機(jī)器人的動力來源，其高功率密度的優(yōu)點能有效的減小機(jī)器人的體積和自身重量，使機(jī)器人更加靈活。
[0017]本實用新型的有益效果為:通過應(yīng)用該仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)可以靈活控制仿蛇型軟體機(jī)器人運(yùn)動，使得仿蛇型軟體機(jī)器人可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、救災(zāi)等多個【技術(shù)領(lǐng)域】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型所述仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)的連接示意圖；
[0019]圖2為本實用新型所述電池管理電路的連接示意圖；
[0020]圖3為本實用新型所述伺服驅(qū)動器的連接示意圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)解釋說明。
[0022]如圖1-2所示，本實用新型提供的一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括整機(jī)控制器以及至少一個單體裝置，整機(jī)控制器通過無線通訊裝置與單體裝置通訊連接；單體裝置包括順次連接的無線通訊電路、單體控制器、運(yùn)動控制電路以及電機(jī)，單體裝置內(nèi)部還安裝有供電電池以及用于實時監(jiān)控供電電池使用狀態(tài)的電池管理電路。上述整機(jī)控制器，是整個仿蛇型軟體機(jī)器人的核心控制部件，對整個機(jī)器人實現(xiàn)監(jiān)控。單體裝置和整體機(jī)器人的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)模型以及機(jī)器人的運(yùn)動控制都通過整機(jī)控制器來實現(xiàn)，通過整機(jī)控制器計算出每個單體裝置的運(yùn)動軌跡和距離并通過無線通訊裝置傳遞給各個單體裝置的運(yùn)動控制電路，從而達(dá)到控制效果。同時整機(jī)控制器還監(jiān)視各個單體裝置的運(yùn)行狀態(tài)、外部環(huán)境、控制指令等，確保仿蛇型機(jī)器人在可控可靠狀態(tài)下運(yùn)行。供電電池是整個仿蛇型軟體機(jī)器人的能量來源，根據(jù)機(jī)器人的尺寸和設(shè)計要求選擇電池容量。電池管理電路是對電池進(jìn)行監(jiān)控的電路，如電池剩余電量監(jiān)視、充電電流和電壓控制、電池環(huán)境監(jiān)視等。
[0023]本實用新型提供的一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，無線通訊裝置為W1-Fi通訊裝置。上述W1-Fi通訊裝置是仿蛇型軟體機(jī)器人的神經(jīng)，傳遞內(nèi)部各單體裝置運(yùn)動的控制信號、運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)、外部的控制指令等信號。仿蛇型機(jī)器人的每個單體裝置和整機(jī)控制器之間通過W1-Fi通訊裝置進(jìn)行無線通訊，這樣可以省去布線的復(fù)雜性和成本。仿蛇型機(jī)器人的人機(jī)交互界面采用VC++制作的界面，在界面上能夠方便的輸入仿蛇型機(jī)器人的運(yùn)動路徑和距離等參數(shù)，整機(jī)控制器能動態(tài)顯示機(jī)器人的運(yùn)動軌跡，并監(jiān)視各個單體裝置以及內(nèi)部部件的工作狀態(tài)，包括單體裝置的運(yùn)動角度、電機(jī)的輸出電流、電路板的溫度等。
[0024]本實用新型提供的一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，無線通訊電路為Wi—Fi電路。Wi—Fi電路用于接收整機(jī)控制器的控制信號。
[0025]如圖3所示，本實用新型提供的一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，運(yùn)動控制電路為采用無傳感器的矢量控制技術(shù)的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器包括依次連接的整流器、濾波器、制動器、IPM逆變器、信號采集單元、模擬運(yùn)算器以及DSP控制器；整流器的輸出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸入端的保護(hù)電路。伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸出端的顯示器和遠(yuǎn)程通訊裝置；其中，遠(yuǎn)程通訊裝置包括分別接入智能儀表和CAN網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)通訊單元和CAN通訊單元。運(yùn)動控制電路采用參數(shù)自獲得技術(shù)自動計算永磁同步電機(jī)的參數(shù)，如定子電阻Rs、d軸電感量Ld和q軸電感量Lq,并能通過單體控制器計算電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置，實現(xiàn)仿蛇型軟體機(jī)器人的精確控制。
[0026]本實用新型提供的一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，電機(jī)為正弦反電勢的永磁同步電機(jī)。電機(jī)是仿蛇型軟體機(jī)器人的動力來源，其高功率密度的優(yōu)點能有效的減小機(jī)器人的體積和自身重量，使機(jī)器人更加靈活。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型實質(zhì)內(nèi)容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)包括整機(jī)控制器以及至少一個單體裝置，整機(jī)控制器通過無線通訊裝置與單體裝置通訊連接；單體裝置包括順次連接的無線通訊電路、單體控制器、運(yùn)動控制電路以及電機(jī)，單體裝置內(nèi)部還安裝有供電電池以及用于實時監(jiān)控供電電池使用狀態(tài)的電池管理電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，無線通訊裝置為W1-Fi通訊裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，無線通訊電路為W1-Fi電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)動控制電路為采用無傳感器的矢量控制技術(shù)的伺服驅(qū)動器，該伺服驅(qū)動器包括依次連接的整流器、濾波器、制動器、IPM逆變器、信號采集單元、模擬運(yùn)算器以及DSP控制器；整流器的輸出端通過輔助電源與DSP控制器的輸入端相連接；DSP控制器的輸出端與IPM逆變器的控制端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸入端的保護(hù)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，伺服驅(qū)動器還包括連接在DSP控制器的輸出端的顯示器和遠(yuǎn)程通訊裝置；其中，遠(yuǎn)程通訊裝置包括分別接入智能儀表和CAN網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)通訊單元和CAN通訊單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿蛇型軟體機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，電機(jī)為正弦反電勢的永磁同步電機(jī)。
【文檔編號】B25J9/18GK204076261SQ201420248047
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】鄭天江, 余國民, 余學(xué)渭, 陳雷, 葉朋偉, 黃官仲, 黃繼超 申請人:鄭天江