一種六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括微處理器模塊，用于對(duì)各種信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各功能模塊完成預(yù)定的任務(wù)；傳感器模塊，用于六足仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的障礙物、聲音、溫度、距離等環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)；驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制機(jī)器人系統(tǒng)中的舵機(jī)和傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)速度和位置的控制，完成前進(jìn)、后退、直行、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作；串口通信模塊，用于根據(jù)串口通信標(biāo)準(zhǔn)與上位機(jī)進(jìn)行串口通信。針對(duì)六足機(jī)器人有專門的控制系統(tǒng)，滿足六足機(jī)器人的工作要求，能實(shí)現(xiàn)舵機(jī)速度和位置的控制，完成前進(jìn)、后退、直行、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作，并且采用模塊化設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大，系統(tǒng)更為穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】—種六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)器人所要完成的功能和傳感系統(tǒng)反饋的信息來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，屬仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]自從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，六足仿生機(jī)器人的研究開(kāi)始走上快速發(fā)展之路，經(jīng)過(guò)近五十年的發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種機(jī)型。機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要控制單元或者核心部件，也經(jīng)歷了從普通51單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)到嵌入式ARM內(nèi)核的集成控制系統(tǒng)。針對(duì)目前的控制系統(tǒng)，我們提出了一種基于嵌入式片上系統(tǒng)SOPC的仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)解決方案，以解決實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的問(wèn)題。該控制系統(tǒng)適應(yīng)于各種關(guān)節(jié)型機(jī)器人的控制問(wèn)題，特別是六足仿生機(jī)器人控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是應(yīng)用目前的嵌入式片上系統(tǒng)控制技術(shù)，提供一種六足仿生機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
[0004]為解決所述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于嵌入式片上系統(tǒng)SOPC的仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，以解決實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的一種六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括:
微處理器模塊，用于對(duì)各種信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各功能模塊完成預(yù)定的任務(wù)；傳感器模塊，用于六足仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的障礙物、聲音、溫度、距離等環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)；驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制機(jī)器人系統(tǒng)中的舵機(jī)和傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)速度和位置的控制，完成前進(jìn)、后退、直行、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作；電源模塊，負(fù)責(zé)整個(gè)六足放生機(jī)器人的電源供給；串口通信模塊，用于根據(jù)串口通信標(biāo)準(zhǔn)與上位機(jī)進(jìn)行串口通信JTAG調(diào)試器，用于在線編程，調(diào)試仿真。
[0006]所述微處理器模塊包括可編程片上系統(tǒng)(SOPC微控制器)及其相關(guān)外圍電路。
[0007]所述微處理器模塊應(yīng)用嵌入式片上系統(tǒng)，設(shè)計(jì)片上系統(tǒng)SOPC構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)各模塊間的協(xié)調(diào)控制。
[0008]所述驅(qū)動(dòng)模塊接收微控制器發(fā)出的信號(hào)，并作用于舵機(jī)和傳感器模塊。
[0009]所述傳感器模塊包括速度傳感器、位置傳感器、距離傳感器、聲音傳感器、溫度傳感器。
[0010]所述嵌入式片上系統(tǒng)是內(nèi)嵌處理器的FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:一、針對(duì)六足機(jī)器人有專門的控制系統(tǒng)，滿足六足機(jī)器人的工作要求，能實(shí)現(xiàn)舵機(jī)速度和位置的控制，完成前進(jìn)、后退、直行、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作，并且采用模塊化設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大，系統(tǒng)更為穩(wěn)定；二、采用嵌入式控制系統(tǒng)，功耗低，可靠性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能針對(duì)外界不同情況快速反應(yīng)；三、JTAG調(diào)試模塊，可以實(shí)現(xiàn)在線編程、調(diào)試仿真，操作靈活。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)的單個(gè)舵機(jī)的控制流程；
圖3為本發(fā)明六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)的整體控制流程。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明以微控制器為核心，分模塊化設(shè)計(jì)，包括微處理器模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器模塊、電源模塊、串口通信模塊、JTAG調(diào)試各子模塊。所述的微處理器模塊包括微控制器及其相關(guān)外圍電路，主要進(jìn)行各種信息、數(shù)據(jù)的處理，協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各功能模塊完成預(yù)定的任務(wù)；所述的驅(qū)動(dòng)模塊控制機(jī)器人系統(tǒng)中的舵機(jī)和傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)速度和位置的控制，完成前進(jìn)、后退、直行、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作；所述的傳感器模塊有速度、位置、距離、聲音、溫度等傳感器，主要負(fù)責(zé)六足仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的障礙物、聲音、溫度、距離的檢測(cè)；所述的電源模塊，負(fù)責(zé)整個(gè)六足仿生機(jī)器人的電源供給，使系統(tǒng)能離線運(yùn)動(dòng)；所述的串口通信模塊根據(jù)串口通信標(biāo)準(zhǔn)與上位機(jī)進(jìn)行串口通信；所述的JTAG調(diào)試可以實(shí)現(xiàn)在線編程、調(diào)試仿真。模塊之間通過(guò)I/O端口連接，比如:電纜，串口或并口數(shù)據(jù)線連接。
[0015]微處理器模塊包括可編程片上系統(tǒng)(SOPC微控制器)及其相關(guān)外圍電路。
[0016]微處理器模塊應(yīng)用嵌入式片上系統(tǒng)，設(shè)計(jì)片上系統(tǒng)SOPC構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)各模塊間的協(xié)調(diào)控制。嵌入式片上系統(tǒng)是一個(gè)集成系統(tǒng)，嵌入式片上系統(tǒng)是內(nèi)嵌處理器的FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)。根據(jù)一定的規(guī)則來(lái)搭建、設(shè)計(jì)嵌入式片上系統(tǒng)。
[0017]驅(qū)動(dòng)模塊接收微控制器發(fā)出的信號(hào)，并作用于舵機(jī)和傳感器模塊。
[0018]如圖2所示，單個(gè)舵機(jī)的控制流程如下:當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，設(shè)置指定的串口波特率，若舵機(jī)ID與之相同，則發(fā)送舵機(jī)命令，否則復(fù)位重設(shè)ID。
[0019]如圖3所示，在仿生六足機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行時(shí)，機(jī)器人接收到命令開(kāi)始前行后，若遇到障礙物，則轉(zhuǎn)彎；轉(zhuǎn)彎后，若無(wú)障礙物，則前行，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)彎。
[0020]使用本發(fā)明控制用robotics公司的模塊化組件搭建了六足仿生機(jī)器人，并用本發(fā)明的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的舵機(jī)控制，包括單腿運(yùn)動(dòng)控制，多腿系統(tǒng)控制；實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的直行運(yùn)動(dòng)控制，轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)控制和避障運(yùn)動(dòng)控制等。
[0021]在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:包括: 微處理器模塊，用于對(duì)各種信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各功能模塊完成預(yù)定的任務(wù)； 傳感器模塊，用于六足仿生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)速度、障礙物、聲音、溫度、距離的環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)； 驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制機(jī)器人系統(tǒng)中的舵機(jī)和傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)速度和位置的控制，完成前進(jìn)、后退、直行、轉(zhuǎn)彎、避障等動(dòng)作； 電源模塊，負(fù)責(zé)整個(gè)六足放生機(jī)器人的電源供給； 串口通信模塊，用于根據(jù)串口通信標(biāo)準(zhǔn)與上位機(jī)進(jìn)行串口通信； JTAG調(diào)試模塊，用于在線編程，調(diào)試仿真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器模塊包括可編程片上系統(tǒng)(SOPC微控制器)及其相關(guān)外圍電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器模塊應(yīng)用嵌入式片上系統(tǒng)，設(shè)計(jì)片上系統(tǒng)SOPC構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)各模塊間的協(xié)調(diào)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊接收微控制器發(fā)出的信號(hào)，并作用于舵機(jī)和傳感器模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器模塊包括速度傳感器、位置傳感器、距離傳感器、聲音傳感器、溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述嵌入式片上系統(tǒng)是內(nèi)嵌處理器的FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK104199463SQ201410467410
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】姜樹(shù)海, 張楠, 朱亞榮, 李蕾, 李俊, 黃天樂(lè) 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)