[实用新型]传感器数据采集装置、系统及外骨骼机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器数据采集领域，具体而言，涉及一种传感器数据采集装置、系统及外骨骼机器人。

背景技术

传感器输出的模拟信号有输出范围，例如，电压0～2.5V，上位机在采集传感器输出的模拟信号时，多采用上位机的微控制器自带的模拟输入通道进行输入。采用上位机的微控制器自带的模拟输入通道进行采集的外围电路简单，开发周期短，但是微控制器自带的模拟输入通道可采集信号的幅值范围小，并且采集范围固定，当传感器输出的模拟信号范围可变时，或者，当上位机连接多个模拟信号范围不同的传感器时，需要根据传感器的不同重新连接电路，以使传感器的模拟信号范围匹配微控制器自带的模拟输入通道的幅值范围。例如，在对人体的动作行为的信号采集时，需要在人体上设置各类传感器以检测各类传感器的信号来识别人体的动作意图，从而将各类传感器的信号作为反馈信号控制机器人或可穿戴机器设备，例如，智能全身外骨骼，上位机与各类传感器之间需要连接多种转换电路，当某个传感器的输出范围变化，或者连接不同的传感器时，需要重新连接电路，布线复杂。

针对相关技术中上位机在采集不同范围的模拟信号时与传感器之间的接线不便的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种传感器数据采集装置、系统及外骨骼机器人，以解决相关技术中上位机在采集不同范围的模拟信号时与传感器之间的接线不便的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种传感器数据采集装置。该装置包括：模数转换芯片，与多个传感器相连接，用于采集并转换多个传感器输出的模拟信号以得到多个数字信号，其中，模数转换芯片包括采集范围设置电路，采集范围设置电路用于设置模数转换芯片的模拟信号采集范围；并行处理器，与模数转换芯片相连接，用于控制模数转换芯片对多个传感器的模拟信号进行采集；以及通讯接口芯片，连接并行处理器和上位机，用于执行并行处理器和上位机之间的通讯。

进一步地，并行处理器包括：采集范围控制电路，通过通讯接口芯片与上位机相连接，并与采集范围设置电路相连接，用于根据上位机发送的采集范围设置信息向模数转换芯片发送采集范围控制指令。

进一步地，模数转换芯片包括：多个采集电路，分别与多个传感器一一对应连接，用于分别对多个传感器输出的模拟信号进行采集并转换得到多个数字信号，并行处理器包括：采集顺序控制电路，与多个采集电路相连接，通过通讯接口芯片与上位机相连接，用于根据上位机发送的采集顺序设置信息向模数转换芯片发送采集顺序指令。

进一步地，并行处理器还包括：多个滤波处理电路，分别与多个采集电路一一对应连接，用于分别对多个数字信号进行滤波处理得到多个滤波处理信号。

进一步地，并行处理器还包括：缓存器，通过通讯接口芯片与上位机相连接，缓存器包括多个缓存单元，多个缓存单元分别与多个滤波处理电路一一对应连接，用于分别存储多个滤波处理信号。

进一步地，模数转换芯片为多个。

进一步地，模数转换芯片是型号为AD7924的模数转换芯片。

进一步地，并行处理器为FPGA芯片。

进一步地，FPGA芯片的型号为EP4CE22。

进一步地，并行处理器与模数转换芯片之间通过SPI总线连接。

进一步地，并行处理器通过SPI总线与四个模数转换芯片相连接。

进一步地，并行处理器与预设总线传感器通过预设总线相连接，其中，预设总线传感器为采用预设总线的通讯协议进行通讯的传感器。

进一步地，预设总线为232总线和/或485总线。

进一步地，通讯接口芯片包括USB接口芯片和/或RS422接口芯片。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种传感器数据采集系统。该系统包括：多个传感器；上位机；以及传感器数据采集装置，该传感器数据采集装置为本实用新型提供的传感器数据采集装置。

进一步地，多个传感器包括以下任意一种或多种类型的多个传感器：压力传感器；陀螺仪传感器；倾斜传感器；三维力传感器；以及加速度传感器。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种外骨骼机器人。该外骨骼机器人包括本实用新型提供的传感器数据采集系统。