[发明专利]一种机器人系统的控制单元、机器人系统及机器人系统的控制方法

权利要求书

1.一种机器人系统的控制单元，用于根据指令向所述机器人系统中多关节机械臂的各关节的驱动单元输出电流指令，其特征在于，所述控制单元包括：

运动规划模块，根据指令生成点位指令，用于所述机器人系统的运动轨迹规划；

整体加速度控制环模块，用于基于所述点位指令与所述机器人系统中多关节机械臂前端的加速度信息生成各关节的第一力指令；

单关节控制环模块，用于基于所述点位指令与所述机器人系统各关节位置信息生成各关节的第二力指令；

力指令融合模块，用于基于所述第一力指令和所述第二力指令，计算生成各关节的融合力指令；

电流控制环模块，用于根据所述融合力指令生成驱动所述驱动单元的电流指令。

2.如权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述单关节控制环模块包括：

运动学逆解模块，用于基于所述点位指令，生成各关节的关节目标位置；

位置控制环模块，用于基于所述点位指令、所述关节目标位置，生成关节速度指令；

速度控制环模块，用于基于所述关节速度指令与所述关节位置信息，生成第二力指令。

3.如权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元还包括：碰撞判断模块，用于根据所述点位指令、所述加速度信息，判断所述机器人系统是否出现碰撞，当判断出现碰撞时，向所述力指令融合模块发出信号，修正所述融合力指令；反之则不修正所述融合力指令。

4.如权利要求3所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元还包括预设阈值，当判断出现碰撞时，所述碰撞判断模块基于所述点位指令与所述加速度信息计算各关节加速度偏差值，若其中有任一维度数值大于等于所述预设阈值时，向所述力指令融合模块发送停止运行指令，将所述融合力指令设置为0，使所述驱动单元停止运行；反之，则向所述力指令融合模块发送力保持指令，将所述融合力指令设置为前一周期的融合力指令，使所述驱动单元进入力保持状态。

5.如权利要求1~4中任一项所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元集成在一块芯片中，所述芯片的集成有双核或多核处理器和FPGA处理器，控制单元运行时，

所述运动规划模块在所述双核或多核处理器的一个核运行；所述整体加速度控制环模块、所述单关节控制环模块、所述力指令融合模块在所述双核或多核处理器的另一个核运行；所述电流控制环模块在FPGA处理器运行。

6.一种机器人系统，包括：

机器人本体，包括一多关节机械臂，以及多个驱动单元，所述驱动单元的数量与所述多关节机械臂的关节数量对应，分别设置于所述多关节机械臂的各关节上，用于驱动各关节转向或移动；

多个位置传感器，所述位置传感器的数量与所述多关节机械臂的关节数量对应，分别设置在所述多关节机械臂的各关节处，用于检测各关节的关节位置信息；

一惯性传感单元，所述惯性传感单元设置于所述多关节机械臂的前端，用于检测所述惯性传感单元设置位置的加速度信息；

其特征在于，

所述机器人系统包括如权利要求1~4中任一项所述的控制单元。

7.如权利要求6所述的机器人系统，其特征在于，所述点位指令包括所述机器人系统中各关节的初始关节位置指令、初始关节速度指令以及在笛卡尔空间的位置指令、速度指令、加速度指令。

8.如权利要求7所述的机器人系统，其特征在于，所述整体加速度控制环模块，根据所述在笛卡尔空间的加速度指令和所述加速度信息的差值，计算所述多关节机械臂的整体力偏差值及各关节的关节力偏差值，所述各关节的第一力指令基于所述关节力偏差值及前一周期的力指令计算生成。