[发明专利]一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置及控制方法

摘要

本发明涉及一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置及控制方法。包括舵机控制单元、直流电机、通讯模块、减速机构、位置和温度传感器、及电流保护电路。舵机控制单元根据运行温度、电机驱动电流和舵机位置计算控制参数并输出给电机控制电路；通讯模块接收上位机的控制指令并将舵机当前的位置、速度等信息反馈给上位机；减速和输出机构将电机的高转速、低扭矩转换为低转速、高扭矩并输出；位置传感器、温度传感器和电流保护电路分别用于反馈舵机当前位置信号、运行温度和电机驱动电流至舵机控制单元，形成闭环的高精度安全的控制。本发明优点：具有过流、过压及过温保护，避免过载或过温损坏；响应速度快，无死区，控制精度高。

主权项

一种机器人单总线模块化数字舵机控制方法，其特征在于，基于一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置，包括：一舵机控制单元：包括控制单元以及电机控制电路；其中控制单元接收舵机的控制信息以及温度、电流保护电路的反馈信息，并根据控制信息和反馈信息计算电机控制参数，然后将控制参数输出至电机控制电路,采用ATMEGA为主控芯片；一直流电机：接收电机控制电路输出的控制参数信息，并按照指定的转速旋转；一通讯模块：用于将电机控制电路的输出信号输出至直流电机信号输入端；一减速机构：与直流电机输出轴配接，用于将电机的高转速、低扭矩输出转化为低转速、高扭矩输出；一输出机构：与减速机构一端连接，将低转速、高扭矩输出至舵机；一位置传感器：与减速机构的另一端连接，用于将电机转速信号、位置信号反馈给电机控制电路；一温度传感器：用于反馈当前运行温度是否超过设定阈值，并将反馈信息发送至舵机控制单元；一电流保护电路：用于反馈直流电机驱动电流是否超过设定阈值，并将反馈信息发送至舵机控制单元；控制方法包括以下步骤：步骤A：舵机控制板接收到舵机的控制信息，即舵机的目标角度、转动速度；实际控制信号为不同占空比的PWM波形，芯片管脚30,31,32,1号引入；步骤B：控制单元从管脚23、24、25接收来自舵机位置传感器信息以及温度、电流保护电路的反馈信息，按照比例、微分、积分电机控制算法计算电机控制参数，并将控制PWM波形信号发送给电机控制电路；如果温度传感器反馈温度超过设定阈值或电流保护电路反馈电流超过设定阈值，舵机控制单元将会发出复位控制命令，停止PWM输出，使舵机停止输出，保护舵机；步骤C：从控制单元发过来的PWM电机控制信号经过电机控制电路，驱动直流电机按照指定的转速旋转到指定位置；步骤D：直流电机输出轴与减速机构连接，将电机的高转速、低扭矩转化为低转速、高扭矩；减速机构输出一端连接整个舵机的输出，另一端连接舵机输出的位置传感器，传感器将电机转速信号、位置信号反馈给控制电路，形成闭环控制。