[发明专利]一种六足仿生机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种六足仿生机器人控制系统，根据机器人所要完成的功能和传感系统反馈的信息来执行相应的动作，属仿生机器人运动控制技术领域。

背景技术

自从20世纪70年代开始，六足仿生机器人的研究开始走上快速发展之路，经过近五十年的发展，已经开发出多种机型。机器人控制系统的主要控制单元或者核心部件，也经历了从普通51单片机、AVR单片机、PIC单片机到嵌入式ARM内核的集成控制系统。针对目前的控制系统，我们提出了一种基于嵌入式片上系统SOPC的仿生机器人控制系统解决方案，以解决实时控制机器人的问题。该控制系统适应于各种关节型机器人的控制问题，特别是六足仿生机器人控制。 

发明内容

本发明所要解决的问题是应用目前的嵌入式片上系统控制技术，提供一种六足仿生机器人的控制系统。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种基于嵌入式片上系统SOPC的仿生机器人控制系统，以解决实时控制机器人的问题。

本发明的一种六足仿生机器人控制系统，包括：

微处理器模块，用于对各种信息和数据进行处理，协调系统中各功能模块完成预定的任务；传感器模块，用于六足仿生机器人运动过程中的障碍物、声音、温度、距离等环境参数的检测；驱动模块，用于控制机器人系统中的舵机和传感器模块，实现舵机速度和位置的控制，完成前进、后退、直行、转弯、避障等动作；电源模块，负责整个六足放生机器人的电源供给；串口通信模块，用于根据串口通信标准与上位机进行串口通信；JTAG调试器，用于在线编程，调试仿真。

所述微处理器模块包括可编程片上系统（SOPC微控制器）及其相关外围电路。

所述微处理器模块应用嵌入式片上系统，设计片上系统SOPC构架，实现各模块间的协调控制。

所述驱动模块接收微控制器发出的信号，并作用于舵机和传感器模块。

所述传感器模块包括速度传感器、位置传感器、距离传感器、声音传感器、温度传感器。

所述嵌入式片上系统是内嵌处理器的FPGA（现场可编程门阵列）。

本发明的有益效果为：一、针对六足机器人有专门的控制系统，满足六足机器人的工作要求，能实现舵机速度和位置的控制，完成前进、后退、直行、转弯、避障等动作，并且采用模块化设计，功能强大，系统更为稳定；二、采用嵌入式控制系统，功耗低，可靠性高，实时性强，能针对外界不同情况快速反应；三、JTAG调试模块，可以实现在线编程、调试仿真，操作灵活。

附图说明

图1为本发明六足仿生机器人控制系统的结构框图；

图2为本发明六足仿生机器人控制系统的单个舵机的控制流程；

图3为本发明六足仿生机器人控制系统的整体控制流程。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

如图1所示，本发明以微控制器为核心，分模块化设计，包括微处理器模块、驱动模块、传感器模块、电源模块、串口通信模块、JTAG调试各子模块。所述的微处理器模块包括微控制器及其相关外围电路，主要进行各种信息、数据的处理，协调系统中各功能模块完成预定的任务；所述的驱动模块控制机器人系统中的舵机和传感器模块，实现舵机速度和位置的控制，完成前进、后退、直行、转弯、避障等动作；所述的传感器模块有速度、位置、距离、声音、温度等传感器，主要负责六足仿生机器人运动过程中的障碍物、声音、温度、距离的检测；所述的电源模块，负责整个六足仿生机器人的电源供给，使系统能离线运动；所述的串口通信模块根据串口通信标准与上位机进行串口通信；所述的JTAG调试可以实现在线编程、调试仿真。模块之间通过I/O端口连接，比如：电缆，串口或并口数据线连接。

微处理器模块包括可编程片上系统（SOPC微控制器）及其相关外围电路。

微处理器模块应用嵌入式片上系统，设计片上系统SOPC构架，实现各模块间的协调控制。嵌入式片上系统是一个集成系统，嵌入式片上系统是内嵌处理器的FPGA（现场可编程门阵列）。根据一定的规则来搭建、设计嵌入式片上系统。

驱动模块接收微控制器发出的信号，并作用于舵机和传感器模块。

如图2所示，单个舵机的控制流程如下：当程序运行时，设置指定的串口波特率，若舵机ID与之相同，则发送舵机命令，否则复位重设ID。

如图3所示，在仿生六足机器人实际运行时，机器人接收到命令开始前行后，若遇到障碍物，则转弯；转弯后，若无障碍物，则前行，否则继续转弯。