[发明专利]一种基于多协议的混联舵机控制设备

说明书

本发明提供了一种基于多协议的混联舵机控制设备，包括：霍尔传感器、三相MOS管驱动单元、位置传感器、三相电流采集单元和主控芯片；霍尔传感器用于采集三相直流无刷电机M的相位信息，并且计算当前相位和需要切换的下一个相位；位置传感器，在磁场环境采集当前输出轴位置信息，并向主控芯片发送与采集到的当前输出轴位置信息相应的信息；主控芯片根据从位置传感器接收到的信息向三相MOS管驱动单元发送PWM信号，以驱动三相直流无刷电机M。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于多协议的混联舵机控制设备。

背景技术

随着机器人的发展，各种各样的机器人出现在了人们生活的视野，工业机器人的大功率机械臂已经发展的很成熟，服务机器人种类也五彩斑斓，从家庭的扫地机器人，到儿童的教育机器人，再到大型的巡逻机器人，服务机器人再近几年得到了飞速的发展；因为机器人的大部分能量来源为电力，所以机器人的大部分运动都有电机驱动，从简单的直流有刷电机到伺服电机，为了动作的准确性，电机的精度也越来越高。

例如，中国专利申请CN201720938939.1公开了一种用控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线控制的舵机协议，包括指令发送，CAN接收器，角度传感器，步进电机等模块。该专利主要实现了通过CAN协议通信控制，并且控制协议单一，指令集简单，拓展性能差。

又比如，中国专利申请CN200620047637.7公开了一种舵机控制器，通过MCU和舵机之间加载一个控制器来控制舵机。这种方法对一个舵机控制比较方便，但是多于多舵机控制系统就无法满足需求，而且一般机器人都包含多个舵机结构。

目前大部分舵机都是由有刷电机，电位器，驱动电路组成，传统有刷电机的缺陷，已不满足机器人技术快速发展的需求，我们经常遇到的问题是换相容易产生高温之电弧、火花、金属屑，而且寿命短、不容易控制，精度不够等缺点，使舵机的维修率提高，增加了产品成本。在调试中看来，舵机的不稳定性，经常导致机器人失足，重心不稳，或舵机摆动幅度过大，导致关节部位卡住无法定位，这些都是不可接受的。

在舵机控制协议上，大多数的舵机都只是支持CAN或者485总线其中的一种，没有得到两者兼并的功能，在指令协议上，基本上都只支持一种指令协议的解析及控制，这种控制方法使舵机的使用局限性较大，不能更好的进行。

发明内容

本发明旨在解决舵机在通信和控制的时候能够支持更多的总线和协议问题。因此在本发明中，提出了CAN总线和485总线并存的方式，使舵机的应用场景更加灵活、多样，更好的适应不同的控制平台和不同的控制协议，适应性更强，控制更加方便；在本发明中也提出了多指令并存和切换的控制方法，即多种指令协议并存，能够切换多种控制方案，使舵机的控制更加灵活，让编程更加方便。

根据本发明，提供了一种基于多协议的混联舵机控制设备包括：霍尔传感器、三相MOS管驱动单元、位置传感器、三相电流采集单元和主控芯片；霍尔传感器用于采集三相直流无刷电机M的相位信息，并且计算当前相位和需要切换的下一个相位；位置传感器，在磁场环境采集当前输出轴位置信息，并向主控芯片发送与采集到的当前输出轴位置信息相应的信息；主控芯片根据从位置传感器接收到的信息向三相MOS管驱动单元发送PWM信号，以驱动三相直流无刷电机M。

优选地，基于多协议的混联舵机控制设备还包括：通信模块，其包括用于接收及传递指令的CAN通信口和USART通信口。

优选地，在通信模块中，CAN通信方式和485通信方式被设置成中断接收模式，其中当总线存在指令数据时触发中断调用去接收指令数据，并且将指令数据存在队列里而非直接解析，存在队列里面的指令数据由主程序检测并读取数据以进行指令解析。