[实用新型]一种液压驱动双足式机器人液压伺服控制器

说明书

本实用新型公开了一种液压驱动双足式机器人液压伺服控制器,包括DSP处理器、可编程逻辑器件CPLD、AD模拟量采集模块、DA模拟量输出模块、CAN通讯模块；所述DSP处理器通过CPLD分别与AD模拟量采集模块、DA模拟量输出模块相连；所述DA模拟量输出模块与功率放大模块连接；所述DSP处理器通过CAN通讯模块与上位机连接。本设计不仅实现了对腿各关节的位置、力闭环控制，还可通过脚部相对于髋平台坐标规划各关节轨迹，对脚部在机器人系统的位置进行控制，进行姿态补偿的位置控制，根据足底力进行腿部柔顺控制，提高了控制系统控制策略的灵活性。

技术领域

本实用新型涉及双足式机器人领域，尤其涉及一种液压驱动双足式机器人液压伺服控制器。

背景技术

移动机器人主要包括轮式、履带式、双足式等运动类型的机器人。轮式和履带式机器人无法通过复杂的地形，且能量利用效率低。与之相比，双足式防人机器人对各种地形具备更好的适应能力，可适应各种障碍，更易为人类接受，成为了机器人领域的研究热点。液压驱动负载大，与双足机器人结合，具备良好的实际使用价值。液压驱动双足机器人通过液压驱动单元驱动各液压关节进行行走，步行性能的好坏直接取决于液压伺服控制系统性能。

双足步行领域领军企业波士顿动力公司研制的液压双足步行机器人Atlas，利用嵌入式计算机PC104作为控制器。由于大量传感器信息采集处理和数量较多的伺服单元的影响，该种单一控制器组成的控制系统的伺服频率和控制算法的灵活性都受到一定程度的影响。

中国专利文献CN102637036公开了“一种复合式仿生四足机器人控制器”，它用ARM9处理器作为中央控制器，FPJA作为步态生成器，多个DSP芯片作为驱动器控制各关节电机运动。中国专利文献CN102785250公开了“一种四足机器人运动控制器”，该控制器同样以ARM芯片作为主控制器，用DSP芯片作为各关节电机的驱动其。以上发明均以四足机器人为控制对象，且都针对电机进行控制，由于控制对象的不同和电机控制与液压控制的巨大差异，以上发明很难向液压驱动双足机器人上进行移植。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在的不足，提供了一种液压驱动双足式机器人液压伺服控制器,该控制器可控制4个液压缸，通过 8路AD采集，获取关节的位置、力信息，从而实现对腿部各关节的位置、力闭环控制。同时，机器人步行时，通过安装在机器人髋平台的姿态传感器，进行单腿的姿态补偿控制。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种液压驱动双足式机器人液压伺服控制器,包括DSP处理器、 CPLD、AD模拟量采集模块、DA模拟量输出模块、CAN通讯模块；所述DSP处理器通过CPLD分别与AD模拟量采集模块、DA模拟量输出模块相连；所述DA模拟量输出模块与功率放大模块连接；所述 DSP处理器通过CAN通讯模块与上位机连接；所述DSP处理器通过 AD模拟量采集模块采集的各关节位置、力信息，通过CAN通讯模块获取的上位机指令对数据进行处理，生成控制信号通过DA模拟量输出模块输出对液压关节进行运动控制。

进一步地，所述DSP处理器分别与电源模块、时钟模块、复位模块连接。

优选地，所述液压伺服控制器由2块印制电路板通过插针接插形式叠加而成；一块是DSP核心控制板，包括DSP处理器必须的时钟模块、复位模块；另一块作为底板，集成了电源模块、AD模拟量采集模块、DA模拟量输出模块、可编程逻辑器件CPLD和CAN通讯模块。

优选地，所述CPLD采用Xilinx公司的XC95288XL芯片，通过并行处理实现高速采集AD芯片信息，进行DA值输出。

优选地，所述机器人的髋平台安装有姿态传感器，腿关节上安装有位移传感器和一维力传感器，各传感器分别与AD模拟量采集模块连接，将各信号传送给AD模拟量采集模块。