[发明专利]一种用于模块化机器人关节的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种模块化机器人系统及方法，具体是公开一种模块化可拼接的机器人的关节模块控制系统；包括：机械结构模块、主控制器模块、电气接口模块、驱动模块、CAN总线通信模块；机械结构模块，采用统一的关节机械结构，将机器人不同部件拼接起来；控制模块，通过电气接口模块与CAN总线通信模块将不同关节部件与控制模块相连接；电气接口模块，关节处采用三线结构，包含一根电源线、一根数据线及一根地线，插头采用圆形三芯公母插头，为机器人关节提供统一的电气特性；驱动模块与控制模块由CAN总线通信模块相连，接收控制模块信号，驱动机器人关节运动；CAN总线通信模块，将关节两侧的模块采用CAN总线相连接，实现不同模块之间的通信。

技术领域

本发明涉及一种人型机器人关节及其控制，属于智能机械设备领域。

背景技术

目前，随着机器人在研究和应用上的不断发展，人们希望在优化机器人设计、减少机械结构部件和降低机器人成本的同时，增加机器人系统总体性能，增强机器人功能和结构的多样性，所以在机器人学研究领域出现了模块化机器人；模块化机器人，是由各种独立的具有相同或不同结构以及性能特征的可互换的关节模块和连接模块组成，能够根据作业的需要重组成不同的机器人构型。这种组合并非简单的机械重组，还包括控制系统的重组，因为模块本身就是一种集传动、控制、通讯为一体的单元。模块化机器人系统的突出优点是：可重构性好、组装方便、灵活性强、功能多样、适应性强和维护方便。然而，在模块化机器人不断发展的过程中，却很少有一个能够适用的可重构、模块化的控制系统。

中国专利ZL200810040146.3公开一种模块化机器人，其包括：传感模块、控制模块、驱动模块以及标准接口模块，传感模块与控制模块由第二标准接口模块相连，控制模块与驱动模块由第一标准接口模块相连。传感模块固定在第二标准接口模块上，控制模块的一端固定在第二标准模块上，另一端固定在第一标准接口模块上，驱动模块固定在第一标准接口模块的另一端，驱动模块运动带动整个机器人运动。本发明采用模块化结构组成个人机器人，但其通过总控制模块控制其他各模块，需要信号线电力线较多，这样给接线造成困难，若功能模块增加，将会为线路安排带来麻烦，而且再增加模块时需要技术人员设计安装，一般人员难以操作。

因此，需要一种模块化、线路少的机器人关节控制系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用的、灵活性好的、维护性强的模块化机器人关节控制系统及方法，旨在解决现有的模块化机器人部件重组不便的问题，有效地解决制造商机器人各模块关节部位标准不统一的问题。

本发明是这样实现的，一种用于模块化机器人关节的控制系统，所述用于模块化机器人关节的控制系统包括：

主控制器模块，将从数据信号端口获取的输入信息，经过识别、运算判断，将运算结果传送给输出模块；

驱动模块，与所述主控制器模块连接，接收来自主控模块传来的数据信号，控制电机作业；

CAN总线通信模块，与所述主控制器模块连接，与所述驱动模块连接，保证所述主控制器模块与所述驱动模块正常通信；

电气接口模块，与主控制模块、驱动模块、CAN总线通信模块连接，给各模块提供工作电源；

机械结构模块，在所述主控制器模块、驱动模块、CAN总线通信模块和电气接口模块外部，保证各模块无缝连接。

进一步，所述主控制器模块进一步设置有：

控制器、驱动器、垂直伺服电机、水平伺服电机、滑环齿轮、串口通信接口、电源接口；串口通信接口与控制器相连接，驱动器与控制器相连接，驱动器与垂直伺服电机与水平伺服电机相连接；电机控制滑环齿轮转动；

进一步，所述驱动模块进一步设置有：