本實(shí)用新型涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種舵機(jī)控制系統(tǒng)以及機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)得到了極大地發(fā)展，其已經(jīng)逐漸地走進(jìn)了人們的日常生活中。機(jī)器人通常包括若干舵機(jī)，舵機(jī)是機(jī)器人的重要組件，控制著機(jī)器人執(zhí)行各種運(yùn)動及操作。

現(xiàn)有的，機(jī)器人每個舵機(jī)的ID信息固定，即舵機(jī)ID信息設(shè)定好后，舵機(jī)的位置也固定，比如肩部/腿部舵機(jī)的順序，拆卸后不能隨意組接，給組裝帶來不便。在相關(guān)技術(shù)的舵機(jī)控制系統(tǒng)中，舵機(jī)的ID信息在舵機(jī)重新組裝后通過通訊接口被重新分配，通常采用兩個通訊接口同時通過電子開關(guān)電路與控制器連接，然而電子開關(guān)電路的輸入端同時連接所述兩個通訊接口，導(dǎo)致控制器無法判斷哪一通訊接口為輸入端，哪一通訊接口為輸出端，以致無法給舵機(jī)正常分配相應(yīng)的ID信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種舵機(jī)控制系統(tǒng)以及機(jī)器人，能夠在舵機(jī)初始化時給舵機(jī)分配識別號，避免舵機(jī)識別號固定而導(dǎo)致組裝不便。

本實(shí)用新型提供一種舵機(jī)控制系統(tǒng)，應(yīng)用于一舵機(jī)，舵機(jī)控制系統(tǒng)包括：主控模塊，包括兩個使能端；及通訊模塊，包括第一通訊接口、第二通訊接口以及控制開關(guān)單元，控制開關(guān)單元包括第一通訊端、第二通訊端、第一使能端口、第二使能端口，第一通訊端及第二通訊端與第一通訊接口及第二通訊接口對應(yīng)相連，第一使能端口及第二使能端口與主控模塊的兩個使能端對應(yīng)相連；其中，主控模塊通過第一使能端口、第一通訊端及第一通訊接口接收來自與舵機(jī)相連的一上一級舵機(jī)的識別號或識別號及動作指令信息，及通過第二使能端口、第二通訊端及第二通訊接口傳遞與舵機(jī)相連的一下一級舵機(jī)的識別號或識別號及動作指令信息。

其中，第一通訊接口及第二通訊接口均為電平檢測端口，主控模塊檢測到第一通訊接口為高電平時，輸出第一使能信號至第一使能端口，控制開關(guān)單元通過第一通訊接口與上一級舵機(jī)通訊，傳輸對應(yīng)的識別號或識別號及動作指令信息至主控模塊；主控模塊檢測到第二通訊接口為高電平時，輸出第二使能信號至第二使能端口，控制開關(guān)單元通過第二通訊接口與下一級舵機(jī)通訊，將對應(yīng)的識別號或識別號及動作指令信息傳輸至下一級舵機(jī)。

其中，舵機(jī)控制系統(tǒng)還包括與主控模塊相連的電源模塊和電量檢測模塊，電源模塊用于為舵機(jī)提供電源，電量檢測模塊用于采集舵機(jī)內(nèi)部一電池的電量。

其中，舵機(jī)控制系統(tǒng)還包括與主控模塊相連的角度采集模塊，角度采集模塊用于獲取舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度信息，主控模塊進(jìn)一步根據(jù)角度信息控制舵機(jī)的運(yùn)動。

其中，舵機(jī)控制系統(tǒng)還包括一驅(qū)動模塊，與主控模塊連接，驅(qū)動模塊用于接收主控模塊傳輸?shù)目刂菩盘柌⒏鶕?jù)控制信號輸出一驅(qū)動脈沖信號以驅(qū)動設(shè)置在舵機(jī)內(nèi)的一電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

其中，控制信號包括角度控制信號、速度控制信號以及使能信號。

其中，舵機(jī)控制系統(tǒng)還包括至少一濾波電路，至少一濾波電路連接在驅(qū)動模塊與電機(jī)之間，并用于對驅(qū)動脈沖信號進(jìn)行濾波處理。

其中，驅(qū)動模塊還用以偵測電機(jī)的當(dāng)前工作電流，且向主控模塊反饋電機(jī)的當(dāng)前工作電流，使主控模塊根據(jù)電機(jī)的當(dāng)前工作電流調(diào)整驅(qū)動脈沖信號的波形。

其中，舵機(jī)控制系統(tǒng)還包括溫度采集模塊，與主控模塊連接，并用于采集電機(jī)的溫度，若所采集到的電機(jī)的溫度大于一預(yù)設(shè)閾值，則主控模塊控制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，或降低電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。

本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人，包括中央處理器、與中央處理器連接的多個第一級舵機(jī)以及與第一級舵機(jī)順次連接的其他級舵機(jī)，每個舵機(jī)包括前述的舵機(jī)控制系統(tǒng)。

通過上述方案，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的舵機(jī)控制系統(tǒng)中，通訊模塊包括第一通訊接口、第二通訊接口以及控制開關(guān)單元，主控模塊通過第一使能端口、第一通訊端以及第一通訊接口接收來自與舵機(jī)相連的一上一級舵機(jī)的識別號或識別號及動作指令信息，及通過第二使能端口、第二通訊端以及第二通訊接口傳遞與舵機(jī)相連的一下一級舵機(jī)的識別號或識別號及動作指令信息；能夠在舵機(jī)初始化時給舵機(jī)分配識別號，避免舵機(jī)識別號固定而導(dǎo)致組裝不便。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中：

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的舵機(jī)控制系統(tǒng)的方框示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的通訊模塊的電路示意圖；

圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的舵機(jī)控制系統(tǒng)的方框示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源模塊的電路示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的濾波電路的電路示意圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度檢測模塊的電路示意圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的方框示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性的勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見圖1和圖2，圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的舵機(jī)控制系統(tǒng)的方框示意圖，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的通訊模塊的電路示意圖。舵機(jī)控制系統(tǒng)10應(yīng)用于一舵機(jī)50，該舵機(jī)控制系統(tǒng)10包括主控模塊11和通訊模塊12。主控模塊11包括兩個使能端。通訊模塊12包括第一通訊接口120、第二通訊接口121以及控制開關(guān)單元122?？刂崎_關(guān)單元122包括第一通訊端COM1、第二通訊端COM2、第一使能端口EN_SW1、第二使能端口EN_SW2，第一通訊端COM1及第二通訊端COM2與第一通訊接口120及第二通訊接口121對應(yīng)相連，第一使能端口EN_SW1及第二使能端口EN_SW2與主控模塊11的兩個使能端對應(yīng)相連。主控模塊11通過第一使能端口EN_SW1、第一通訊端COM1及第一通訊接口120接收來自與舵機(jī)相連的一上一級舵機(jī)的識別號或識別號及動作指令信息，及通過第二使能端口EN_SW2、第二通訊端COM2及第二通訊接口121傳遞與舵機(jī)相連的一下一級舵機(jī)的識別號或識別號及動作指令信息。

第一通訊接口120和第二通訊接口121的第一端1分別經(jīng)過保險絲FB1和FB2傳輸識別號或識別號及動作指令信息。第一通訊接口120和第二通訊接口121的第一端1還分別通過第一二極管D1和第二二極管D2接地。第一通訊接口120和第二通訊接口121的第二端2經(jīng)過保險絲FB3接8.4V的電源，第一通訊接口120和第二通訊接口121的第三端3經(jīng)過保險絲FB4接地。第一通訊接口120及第二通訊接口121均為電平檢測端口。主控模塊11檢測到第一通訊端COM1為高電平，即第一通訊接口120為高電平時，輸出第一使能信號至第一使能端口EN_SW1，控制開關(guān)單元122通過第一通訊接口120與上一級舵機(jī)通訊，傳輸對應(yīng)的識別號或識別號及動作指令信息至主控模塊11。主控模塊11檢測到第二通訊端COM2為高電平，即第二通訊接口121為高電平時，輸出第二使能信號至第二使能端口EN_SW2，控制開關(guān)單元122通過第二通訊接口121與下一級舵機(jī)通訊，將對應(yīng)的識別號或識別號及動作指令信息傳輸至下一級舵機(jī)。在本實(shí)施例中，所述識別碼是代表某一舵機(jī)區(qū)別于其他舵機(jī)的唯一序列碼。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，更具體地，第一通訊端COM1與第一通訊接口120的第一端連接，第二通訊端COM2與第二通訊接口121的第一端連接，第一使能端口EN_SW1和第二使能端口EN_SW2分別與主控模塊11的兩個使能端(未示出)相連。主控模塊11通過第一使能端EN_SW1檢測到第一通訊端COM1為高電平時，輸出第一使能信號至第一使能端口EN_SW1，控制開關(guān)單元122通過第一通訊接口120與上一級舵機(jī)通訊，傳輸對應(yīng)的識別號或識別號及驅(qū)動指令信息至主控模塊11。主控模塊11通過第二使能端EN_SW2檢測到第二通訊端COM2為高電平時，輸出第二使能信號至第二使能端口EN_SW2，控制開關(guān)單元122通過第二通訊接口121與下一級舵機(jī)通訊，傳輸對應(yīng)的識別號或識別號及動作指令信息傳輸至下一級舵機(jī)。即通訊模塊12采用半雙工異步串行通信。

通訊模塊12更具體的工作原理如下：

本級舵機(jī)初始化時，當(dāng)主控模塊11檢測到第一通訊端COM1為高電平，此時第二通訊端COM2為低電平，輸出第一使能信號至第一使能端口EN_SW1，控制開關(guān)單元122通過第一通訊接口120接收上一級舵機(jī)向本級舵機(jī)分配的識別號，同時接收動作指令信息，并通過信號線WIRE1傳輸至主控模塊11。當(dāng)主控模塊11檢測到第二通訊端COM2為高電平，此時第一通訊端COM1為低電平，輸出第二使能信號至第二使能端口EN_SW2，主控模塊11通過信號線WIRE2傳輸識別號至控制開關(guān)單元122，控制開關(guān)單元122通過第二通訊接口121傳遞向下一級舵機(jī)分配的相應(yīng)的識別號，同時輸出動作指令信息。由于在拆卸重裝后，舵機(jī)的順序很容易發(fā)生變化，如原來安裝的腿部的舵機(jī)順序改變，本實(shí)施例通過控制開關(guān)單元122的第一通訊端COM1或第二通訊端COM2分別對應(yīng)與所述第一通訊接口120或第二通訊接口121通訊以傳輸識別號或識別號及動作指令信息。即在本實(shí)施例中，在本級舵機(jī)初始化時，通過第一通訊接口120及第一通訊端COM1接收上一級舵機(jī)分配給本級舵機(jī)的識別號，并通過第二通訊端COM2及第二通訊接口121傳遞向下一級舵機(jī)分配的識別號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)給每個舵機(jī)分配相應(yīng)的識別號。如此，主控模塊11可自動識別第一通訊接口120為輸入端口及第二通訊接口121為輸出端口，從而可以完成所有舵機(jī)初始化過程中的識別號的依次分配，避免舵機(jī)的識別號固定而導(dǎo)致組裝不便。

完成本級舵機(jī)的初始化后，在本級舵機(jī)的正常工作時，本級舵機(jī)通過第一通訊接口120和控制開關(guān)單元122的第一通訊端COM1與上一級舵機(jī)進(jìn)行通訊，并傳輸相應(yīng)識別號和動作指令信息；通過第二通訊接口121和控制開關(guān)單元122的第二通訊端COM2與下一級舵機(jī)進(jìn)行通訊，并傳輸相應(yīng)識別號和動作指令信息，以使相應(yīng)的舵機(jī)執(zhí)行對應(yīng)的動作指令。本級舵機(jī)的工作與上一級舵機(jī)或下一級舵機(jī)相互影響。當(dāng)然在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，正常工作時，本級舵機(jī)與上一級舵機(jī)或下一級舵機(jī)之間也可以只傳輸動作指令信息，該動作指令信息中攜帶與該本級舵機(jī)相連的上一級舵機(jī)或下一級舵機(jī)的識別號。

請參見圖3，舵機(jī)控制系統(tǒng)10還包括與主控模塊11相連的電源模塊13和電量檢測模塊14。電源模塊13用于為本級舵機(jī)提供電源。電量檢測模塊14用于采集舵機(jī)內(nèi)部一電池的電量。如圖4所示，電源模塊13包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器131、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6以及第二低壓差線性穩(wěn)壓器132。第一電容C1和第二電容C2并聯(lián)在第一電壓端P_12.6V和地之間，其中，第一電壓端P_12.6V提供基準(zhǔn)電源電壓12.6V?；鶞?zhǔn)電源12.6V通過第一低壓差線性穩(wěn)壓器131轉(zhuǎn)換成5V的第一電源電壓，第三電容C3和第四電容C4并聯(lián)在第二電壓端P_5V和地之間，5V的第一電源電壓通過第二低壓差線性穩(wěn)壓器132轉(zhuǎn)換成3.3V的第二電源電壓，第五電容C5和第六電容C6并聯(lián)在第三電壓端P_3.3V和地之間，其中，第二電壓端P_5V輸出5V的第二電源電壓，第三電壓端P_3.3V輸出3.3V的第二電源電壓。電源模塊13通過第一低壓差線性穩(wěn)壓器131和第二低壓差線性穩(wěn)壓器132輸出5V的第一電源電壓和3.3V的第二電源電壓，從而為本級舵機(jī)提供穩(wěn)定可靠的電源電壓。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，繼續(xù)參見圖3，舵機(jī)控制系統(tǒng)10還包括與主控模塊11相連的角度采集模塊15。角度采集模塊15用于獲取舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度信息，主控模塊11進(jìn)一步根據(jù)角度信息控制舵機(jī)的運(yùn)動。角度采集模塊15可以應(yīng)用電位器或磁編碼芯片來獲取舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度信息。具體是獲取舵機(jī)中的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，以確定電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，舵機(jī)控制系統(tǒng)10還包括驅(qū)動模塊16和至少一濾波電路17，驅(qū)動模塊16與主控模塊11連接，濾波電路17連接在驅(qū)動模塊16與電機(jī)之間。驅(qū)動模塊16用于接收主控模塊11傳輸?shù)目刂菩盘柌⒏鶕?jù)控制信號輸出一驅(qū)動脈沖信號以驅(qū)動設(shè)置在舵機(jī)內(nèi)的一電機(jī)旋轉(zhuǎn)。其中，控制信號包括角度控制信號、速度控制信號以及使能信號。具體地，驅(qū)動模塊16根據(jù)角度控制信號、速度控制信號以及使能信號輸出兩路驅(qū)動脈沖信號，分別傳輸至電機(jī)的兩端。濾波電路17用于對驅(qū)動脈沖信號進(jìn)行濾波處理。驅(qū)動模塊16還用以偵測電機(jī)的當(dāng)前工作電流，且向主控模塊11反饋電機(jī)的當(dāng)前工作電流，使主控模塊11根據(jù)電流調(diào)整驅(qū)動脈沖信號的波形。

濾波電路17參見圖5，驅(qū)動模塊16輸出的兩路驅(qū)動脈沖信號OUT1和OUT2，其中，驅(qū)動脈沖信號OUT1通過保險絲FB5連接在電機(jī)的M-端，驅(qū)動脈沖信號OUT2通過保險絲FB6連接在電機(jī)的M+端。第七電容C7并聯(lián)在電機(jī)的兩端，驅(qū)動脈沖信號OUT1還通過第八電容C8接地，驅(qū)動脈沖信號OUT2還通過第九電容C9接地。

進(jìn)一步參見圖3，舵機(jī)控制系統(tǒng)10還包括溫度采集模塊18，與主控模塊11連接，用于采集電機(jī)的溫度。若采集到的電機(jī)的溫度大于一預(yù)設(shè)閾值，則主控模塊11控制電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，或降低電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。其中，預(yù)設(shè)閾值可以根據(jù)需要設(shè)置，在此不作限制。參見圖6，溫度采集模塊18包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第七電容C7以及第八電容C8。第三電阻R3一端接地，另一端經(jīng)過第一電阻R1與輸出端AIN連接，第三電阻R3的另一端還經(jīng)過第二電阻R2接第三電壓端P_3.3V。輸出端AIN與主控模塊11連接，第七電容C7并聯(lián)在輸出端AIN和地之間，第八電容C8并聯(lián)在第三電阻R3的兩端。在本實(shí)施例中，第三電阻R3為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其阻值隨溫度變化，與第二電阻R2進(jìn)行分壓，然后經(jīng)過第一電阻R1輸出至主控模塊11。

本實(shí)用新型還提供一種機(jī)器人。如圖7所示，機(jī)器人20包括中央處理器21、與中央處理器21連接的多個第一級舵機(jī)22以及與第一級舵機(jī)22順次連接的其他級舵機(jī)23，每個舵機(jī)22、23分別包括一舵機(jī)控制系統(tǒng)。而該舵機(jī)控制系統(tǒng)包括前述的舵機(jī)控制系統(tǒng)10，亦即包括了前文所述的舵機(jī)控制系統(tǒng)10所有的元件，以及對應(yīng)的連接關(guān)系，在此不再贅述。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，任一級舵機(jī)最多與一個上一級舵機(jī)和/或一個下一級舵機(jī)連接。在第一級舵機(jī)22的舵機(jī)控制系統(tǒng)中，主控模塊11通過通訊模塊12中的第一通訊接口120與中央處理器21通訊，在該第一級舵機(jī)22初始化時接收中央處理器21分配的識別號，如果有下一級舵機(jī)，則還通過通訊模塊120中的第二通訊接口121傳遞向下一級舵機(jī)分配的識別號。具體地，通過通訊模塊120中的第二通訊接口121傳遞中央處理器21向下一級舵機(jī)分配的識別號，或者是傳遞該第一級舵機(jī)22向下一級舵機(jī)分配的識別號。在末級舵機(jī)的舵機(jī)控制系統(tǒng)中，主控模塊11只通過通訊模塊12中的第一通訊接口120與上一級舵機(jī)通訊，初始化時接收上一級舵機(jī)分配的識別號。在位于第一級舵機(jī)與末級舵機(jī)之間的中間級舵機(jī)中，主控模塊11通過通訊模塊12中的第一通訊接口120與上一級舵機(jī)通訊以在初始化時接收上一級舵機(jī)分配的識別號；主控模塊11還通過通訊模塊12中的第二通訊接口121與下一級舵機(jī)通訊以在初始化時傳遞向下一級舵機(jī)分配的識別號。如此，可在機(jī)器人20初始化，即各舵機(jī)初始化時分配每個舵機(jī)的識別號，能夠避免舵機(jī)因識別號固定而導(dǎo)致組裝不便。

在以上各實(shí)施例，通訊模塊12中的第一通訊接口120和第二通訊接口121可以互換，即主控模塊11也可以通過通訊模塊12中的第一通訊接口120與下一級舵機(jī)通訊，通過第二通訊接口121與上一級舵機(jī)通訊，在此不作限制。

綜上所述，本實(shí)用新型的舵機(jī)控制系統(tǒng)中，通訊模塊12用于與不同于本級舵機(jī)的其它級舵機(jī)進(jìn)行通訊以接收或分配識別號并傳輸動作指令信息；在舵機(jī)初始化時，主控模塊11通過通訊模塊識別兩通訊接口的其中一個為輸入接口以接收并設(shè)定本級舵機(jī)的識別號，及另一個為輸出接口以傳遞相應(yīng)識別號至下一級舵機(jī)，并根據(jù)識別號和動作指令信息輸出控制信號以控制本級舵機(jī)的運(yùn)動；從而，能夠在舵機(jī)初始化時給舵機(jī)分配相應(yīng)的識別號，避免舵機(jī)識別號固定而導(dǎo)致組裝不便。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。