本發(fā)明實(shí)施例涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，地面移動(dòng)機(jī)器人按運(yùn)動(dòng)方式的不同，可將其分為輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人和蹆足式機(jī)器人。輪式機(jī)器人在相對(duì)平坦的硬質(zhì)路面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有速度快、效率高、運(yùn)動(dòng)噪音低等優(yōu)點(diǎn)，但其在穿越復(fù)雜地形的能力以及運(yùn)動(dòng)的靈活性上存在一定的不足。履帶式機(jī)器人能在具有一定崎嶇度的地形上行走，野外作業(yè)能力強(qiáng)，改善了輪式機(jī)器人對(duì)松軟地面和不平坦地面的適應(yīng)能力，但其存在著運(yùn)動(dòng)速度和傳動(dòng)效率都相對(duì)較低，且運(yùn)動(dòng)噪音較大等缺點(diǎn)。

蹆足式機(jī)器人有著輪式和履帶式機(jī)器人無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它可以利用孤立的地面支撐而不是輪式機(jī)器人所需的連續(xù)地面支撐，在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點(diǎn)，因而，蹆足式機(jī)器人具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性，可以跨越地形上尺寸較小的障礙物，通過(guò)崎嶇、松軟或泥濘的地面。

目前的蹆足式機(jī)器人的控制系統(tǒng)都采用一片dsp來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種實(shí)現(xiàn)方式的缺陷在于，單片dsp的處理能力有限，很難及時(shí)處理完成蹆足式機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所需的傳感信息。而且，這種實(shí)現(xiàn)方式會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的復(fù)雜化，對(duì)軟件和硬件開(kāi)發(fā)要求較高，不方便模塊化，也不方便工程師之間的開(kāi)發(fā)協(xié)作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的模塊化、分布式控制。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

信號(hào)處理模塊，與各種傳感及控制模塊連接，通過(guò)與所述傳感及控制模塊之間的連接，獲取傳感信號(hào)及控制信號(hào)，并對(duì)獲取到的所述傳感信號(hào)及所述控制信號(hào)進(jìn)行處理；

主控制器，與所述信號(hào)處理模塊連接，根據(jù)由所述信號(hào)處理模塊獲取到的所述傳感信號(hào)及所述控制信號(hào)，生成對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)上的伺服電機(jī)進(jìn)行控制的伺服控制信號(hào)；以及

伺服控制模塊，根據(jù)由所述主控制器獲取到的所述伺服控制信號(hào)，對(duì)所述伺服電機(jī)進(jìn)行伺服控制。

本發(fā)明實(shí)施例提供的四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置用于信號(hào)采集及處理的信號(hào)處理模塊，用于控制信號(hào)生成的主控制器以及伺服控制的伺服控制模塊，使得四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)不再是僅依靠單一核心的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人控制系統(tǒng)的模塊化、分布式控制。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

第一實(shí)施例

本實(shí)施例提供了四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)的一種技術(shù)方案。在該技術(shù)方案中，四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)包括：主控制器11、信號(hào)處理模塊12，以及伺服控制模塊13。

參見(jiàn)圖1，四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)包括：主控制器11、信號(hào)處理模塊12，以及伺服控制模塊13。

主控制器11是整個(gè)控制系統(tǒng)的控制核心。它分別與信號(hào)處理模塊12及伺服控制模塊13通過(guò)ethercat總線連接。通過(guò)ethercat總線，主控制器11由信號(hào)處理模塊12獲取各種傳感信號(hào)及控制信號(hào)，對(duì)獲取到的傳感信號(hào)及控制信號(hào)進(jìn)行處理，生成對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制的伺服控制信號(hào)，并將伺服控制信號(hào)傳輸至伺服控制模塊13，完成對(duì)四足機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)上的伺服電機(jī)的伺服控制。

信號(hào)處理模塊12通過(guò)ethercat總線與主控制器連接。同時(shí)，信號(hào)處理模塊12還與各種傳感及控制模塊相連接。通過(guò)與這些傳感及控制模塊之間的連接，信號(hào)處理模塊12獲取到各種傳感信號(hào)或者控制信號(hào)，并通過(guò)ethercat總線將這些傳感信號(hào)或者控制信號(hào)傳輸至主控制器11。

典型的，傳感及控制模塊包括：編碼器、姿態(tài)檢測(cè)模塊、無(wú)線模塊，以及壓力傳感模塊。而所謂傳感信號(hào)包括：位置信號(hào)、姿態(tài)檢測(cè)信號(hào)，以及壓力傳感信號(hào)?？刂菩盘?hào)是指用戶通過(guò)遙控器輸入的控制信號(hào)。

伺服控制模塊13同樣通過(guò)ethercat總線被連接至主控制器11。通過(guò)與主控制器11之間的連接，伺服控制模塊13由主控制器11獲取對(duì)各個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行伺服控制的伺服控制信號(hào)，并根據(jù)獲取到的伺服控制信號(hào)對(duì)各個(gè)伺服電機(jī)執(zhí)行伺服控制。通過(guò)伺服控制模塊13對(duì)機(jī)器人個(gè)關(guān)節(jié)上的電機(jī)進(jìn)行伺服控制，能夠使得四足機(jī)器人完成走、跑、跳等多個(gè)動(dòng)作。

本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置用于獲取傳感及控制信號(hào)的信號(hào)處理模塊，作為控制核心的主控制器，以及用于對(duì)機(jī)器人實(shí)施伺服控制的伺服控制模塊，使得機(jī)器人的控制系統(tǒng)不再是單一核心的控制系統(tǒng)，而是模塊化、分布式的控制系統(tǒng)。

第二實(shí)施例

本實(shí)施例提供了四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)的另一種技術(shù)方案。在該技術(shù)方案中，四足機(jī)器人的控制系統(tǒng)包括：主控制器21、信號(hào)處理模塊22、伺服控制模塊23、導(dǎo)航模塊24、編碼器25、姿態(tài)檢測(cè)模塊26、無(wú)線模塊27，以及壓力檢測(cè)模塊28。

伺服控制模塊23和伺服電機(jī)相連，伺服控制模塊23用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)的速度控制、位置控制、力矩控制。

其中，信號(hào)處理模塊22采用arm或者dsp或者mcu或者fpga作為主控芯片，信號(hào)處理模塊22能處理ssi或者biss協(xié)議的編碼器信號(hào)，主控芯片的輸出引腳可以輸出波特率可調(diào)的clock時(shí)鐘信號(hào)。該clock時(shí)鐘信號(hào)輸入到編碼器25，編碼器25返回data信號(hào)。信號(hào)處理模塊22根據(jù)采集到的data信號(hào)來(lái)計(jì)算編碼器25當(dāng)前的位置，采集到編碼器25位置信號(hào)后，信號(hào)處理模塊22將其通過(guò)ethercat發(fā)送到主控制器21。當(dāng)接入的編碼器25分辨率改變時(shí)，主控制器21通過(guò)ethercat發(fā)送命令給信號(hào)處理模塊22，信號(hào)處理模塊22接收主控制器命令后，改變clock時(shí)鐘信號(hào)。

信號(hào)處理模塊22可以采集多路編碼器信號(hào)，對(duì)每一路采集到的編碼器信號(hào)，都進(jìn)行地址編碼，并通過(guò)ethercat發(fā)送給主控制器21。

信號(hào)處理模塊22支持can通信協(xié)議，壓力檢測(cè)模塊28的采集數(shù)據(jù)通過(guò)can總線傳輸給信號(hào)處理模塊22。信號(hào)處理模塊22可以采集多路壓力傳感器信號(hào)，對(duì)每一路采集到的編碼器信號(hào)，都進(jìn)行地址編碼，并通過(guò)ethercat發(fā)送給主控制器21。

信號(hào)處理模塊22支持多路rs232通信協(xié)議，無(wú)線模塊27接收的數(shù)據(jù)通過(guò)rs232協(xié)議發(fā)送給信號(hào)處理模塊22。姿態(tài)檢測(cè)模塊26產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過(guò)rs232協(xié)議發(fā)送給信號(hào)處理模塊22。信號(hào)處理模塊22對(duì)接收到的不同的rs232協(xié)議信號(hào)進(jìn)行地址編碼，并通過(guò)ethercat發(fā)送給主控制器21。

導(dǎo)航模塊24用來(lái)進(jìn)行路徑規(guī)劃。導(dǎo)航模塊24由cpu作為主控芯片，其處理攝像頭接收到的信號(hào)，將規(guī)劃的路徑信號(hào)通過(guò)ethernet發(fā)送給主控制器21。主控制器21接收導(dǎo)航模塊24規(guī)劃的路徑信息，并將路徑信息轉(zhuǎn)換成速度、位置、力矩指令，通過(guò)ethercat發(fā)送給伺服控制模塊23。伺服控制模塊23接收指令后使伺服電機(jī)按指令運(yùn)行，同時(shí)信號(hào)處理模塊22將接收到的位置信息、壓力信息、命令信息等發(fā)送給主控制器21，主控制器21根據(jù)接收到的位置信息、壓力信息、命令信息評(píng)估當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)時(shí)調(diào)整伺服控制模塊23的運(yùn)行狀態(tài)。

無(wú)線模塊27接收遙控器的命令，無(wú)線模塊27將接收的命令通過(guò)rs232發(fā)送給信號(hào)處理模塊22，信號(hào)處理模塊22接收后，以ethercat方式發(fā)送給主控制器21，主控制器21通過(guò)解析該命令，來(lái)對(duì)伺服控制模塊23發(fā)送指令，使得電機(jī)按指定命令運(yùn)行。遙控器可以發(fā)出包括但不僅限于開(kāi)、關(guān)、行走、跳躍、奔跑、慢跑，站立等指令，指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器人有不同的運(yùn)行狀態(tài)，從而電機(jī)有不同的運(yùn)行方式。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。