[发明专利]一种用于模块化机器人关节的控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于模块化机器人关节的控制系统，其特征在于，所述用于模块化机器人关节的控制系统包括：

机械结构模块，将机器人关节两侧的部位，按照设计结构无缝拼接，拼接后的两部位按统一标准运作，所述机械结构模块包含一个平移和一个旋转自由度，水平旋转自由度角度范围为±90°，垂直旋转自由度角度范围为±90°；

电气接口模块，经所述主控制器模块连接，将关节两侧的电气接口按三线结构连接，包括一根地线，一根数据信号线及一根电源线连接，给CAN总线通信模块建立电气物理基础；

CAN总线通信模块，按所述电气接口模块连接，建立关节两侧的数据通信链路，按照CAN总线协议进行双工通信；

主控制器模块，将从关节一侧获取的输入信息，经过识别、运算判断，通过所述的CAN总线通信模块，将运算结果传送给所述驱动模块；

驱动模块，将从所述主控模块，经由所述CAN总线通信模块，传送的数据信号，送达所述驱动模块，驱动模块驱动相关运动部件运动。

2.如权利要求1所述的用于模块化机器人关节的控制系统，其特征在于，所述机械结构模块进一步设置有：

平移舵机、旋转舵机、关节卡槽、关节卡扣、三芯电气插槽、三芯电气插座、轴承；平移舵机在旋转舵机的上部，关节卡槽、三芯电气插槽在关节靠近平移舵机一侧，关节卡扣、三芯电气插座在关节远离水平舵机一侧。所属轴承，采用了滑动摩擦轴承。

3.如权利要求1所述的用于模块化机器人关节的控制系统，其特征在于，所述发明的用于模块化机器人关节的控制系统设置有控制电路、编码器、电机、减速器、制动器；编码器安装在电机上，机器人的每个关节都设置单独的控制器，电机与控制电路构成控制器，在控制器上设置通讯模块和电源接口；

所属通信模块采用了CAN总线协议。工控机和关节控制器模块均与CAN总线模块连接；

所述工控机对关节控制器进行监控，同时完成机械臂运动学、轨迹规划方面算法的实现；

所述减速器采用谐波减速器；

所述制动器，避免关节掉电后发生危险，在停止关节电机供电，机械臂将保持原有的位姿；

所述编码器采用绝对值编码器，测量电机的转速和旋转角，转换成可在CAN总线传输的信号输出。

4.一种用于模块化机器人关节的控制方法，其特征在于，所述用于模块化机器人关节的控制方法包括：

通过主控制器，向CAN总线发送控制N号关节的数据帧，所有关节收到数据帧；

进一步，非N号关节收到该数据帧，判断不是发送给自己的数据帧，并丢弃；N号关节收到，并进行解析；

进一步，N号关节解析数据帧中的数据，包括关节转角、转速、加速度等信息，控制关节的转动；

进一步，当N号关节转动到预定位置时，将当前转动信息以指定数据帧格式通过CAN总线发送给主控模块；

再进一步，主控模块对收到的N号关节反馈信息进行解析，根据解析的数据，对N号再关节进一步控制。