[发明专利]一种一体化机器人驱动控制板卡及其控制方法、机器人

权利要求书

1.一种一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，包括集成设置的双核处理器及片内数据交换单元，所述双核处理器包括用于对机器人进行运动学、动力学、轨迹规划、运动插补计算的ARM处理器及用于对伺服电机进行磁场定向控制、闭环控制、精插补计算的DSP处理器，所述ARM处理器和所述DSP处理器与所述片内数据交换单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，所述片内数据交换单元为寄存器和/或随机存取存储器RAM。

3.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，还包括：

用于接收来自离线编程上位机或示教器的指令信息的以太网口，所述以太网口与所述ARM处理器电性连接。

4.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，还包括：

用于读取惯性传感器或其他的SPI接口传感器信息的SPI接口，所述SPI接口与所述DSP处理器电性连接；

用于读取多种串口传感器信息的SCI接口，所述SCI接口与所述DSP处理器电性连接。

5.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，还包括：

用于接收或读取位置数据、速度数据、力数据的CAN接口，所述CAN接口与所述DSP处理器电性连接。

6.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，还包括：

用于与摄像机或激光传感器连接并读取视觉或激光传感信息的USB接口，所述USB接口与所述ARM处理器电性连接。

7.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，还包括：

用于按键、指示灯的IO操作的GPIO接口，所述GPIO接口与所述ARM处理器电性连接。

8.根据权利要求1所述的一体化机器人驱动控制板卡，其特征在于，还包括：

用于采集伺服电机控制中的电流信号的AD模拟量采集接口；

用于伺服电机控制时将闭环控制的电压信号按PWM调制输出给伺服电机的PWM模块；

用于读取指示伺服电机位置的增量编码器信息的QEP正交编码接口。

9.一种一体化机器人驱动控制板卡的处理方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8中任一项所述的一体化机器人驱动控制板卡，所述方法包括ARM处理器的机器人控制方法及DSP处理器的伺服控制方法，其中，所述ARM处理器的机器人控制方法包括：

ARM处理器的机器人控制部分通过以太网口接收来自离线编程上位机或示教器的指令信息；

读取摄像机或激光传感器信息，然后进行视觉识别的位置计算和激光测距计算；

读取惯性传感器信息，并计算机器人的姿态信息；

通过GPIO检测用于表示按键或急停的输入信息，通过SCI检测串口传感器信息；

当I/O及SCI串口传感器信息无异常，则根据所述指令信息、所述位置信息和所述姿态信息为输入，进行运动学和轨迹/路径规划计算；

对轨迹/路径规划的位置或速度计算输出进行插补计算，插补计算的结果输出给DSP处理器的位置或速度控制部分；

计算机器人的动力学信息，用于模型补偿控制，模型补偿部分在DSP处理器的伺服控制部分实现；

将力控制的设定力输出给DSP处理器的力控制部分，力传感器的采集和力控制在DSP处理器中实现；

所述DSP处理器的伺服控制方法包括：

位置/速度控制的输入由ARM处理器的插补计算结果得到，与QEP正交编码接口读取的位置/速度反馈组成闭环系统，实现位置/速度的闭环控制；

力控制的输入由ARM处理器的设定力得到，与力传感器采集的力信息组成力闭环系统。力传感信息通过CAN接口读取，并经过滤波给到力闭环的反馈上，滤波算法采用电信的一阶低通滤波；

力闭环和位置闭环通过选择矩阵加到内部的电机控制上，选择矩阵互补且为对角矩阵，相应元素为1使能力闭环或位置闭环，相应元素为0禁止力闭环或位置闭环。

10.一种机器人，其特征在于，具有如权利要求1至8中任一项所述的一体化机器人驱动控制板卡。