一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機器人及方法技術方案

本發(fā)明專利技術公開了總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機器人及方法，該系統(tǒng)包括伺服主控制器模塊，伺服主控制器模塊通過總線外圍接口單元與智能控制單元相互通信；智能控制單元用于發(fā)送電機控制信號且經(jīng)總線外圍接口單元傳送至智能控制單元；智能控制單元用于對接收的電機控制信號進行解析，并將解析后的信號送到智能控制輸出單元，再經(jīng)電平調(diào)整轉(zhuǎn)換后送給功率驅(qū)動單元，由功率驅(qū)動單元來驅(qū)動電機運行；智能控制單元與傳感器單元相連，傳感器單元與電機相連，傳感器單元用于實時檢測電機的運行狀態(tài)信息并傳送至智能控制單元，再由所述智能控制單元傳送至伺服主控制器模塊；伺服主控制器模塊再根據(jù)接收到的電機的運行狀態(tài)信息實時調(diào)整輸出的電機控制信號。

Bus type intelligent servo drive system, robot and method

The invention discloses a bus intelligent servo drive system, robot and method, the system includes a servo controller module, servo controller module through the bus interface unit and intelligent control unit to communicate with each other; the intelligent control unit for transmitting a motor control signal and the bus peripheral interface unit is transmitted to the intelligent control unit; intelligent control unit for analysis of the motor control signal receiving, and the signal analysis of the intelligent control unit to output, the level adjustment after the conversion to the power unit, a power drive unit to drive the motor operation; the intelligent control unit is connected to a sensor unit, a sensor unit is connected with the motor, a sensor unit for state information and transmits it to the intelligent control unit operation of real-time detection of the motor, and then by the intelligent control unit transmits To the servo master controller module, the servo master controller module adjusts the output motor control signals in real time according to the operation state of the received motor.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機器人及方法
本專利技術屬于先進機器人控制領域，尤其涉及一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)、機器人及方法。
技術介紹
工業(yè)機器人技術日漸成熟并且在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛的應用，傳統(tǒng)工業(yè)機器人控制一般采用控制器和驅(qū)動器分開的設計方式，通過控制器發(fā)脈沖信號來實現(xiàn)對驅(qū)動器的控制。這種方法存在以下的缺點：1)脈沖信號在傳輸過程中很容易受到干擾，特別在傳輸線路較長時，變頻器線路、手機信號和其它工業(yè)現(xiàn)場信號都很容易使脈沖信號產(chǎn)生尖峰的干擾脈沖，如圖1所示，可能造成控制器與驅(qū)動器通訊失敗；2)因為所有伺服驅(qū)動器對脈沖信號頻率都有一個限制值，所以當脈沖信號頻率太高時，伺服驅(qū)動器將無法識別到脈沖信號；3)當脈沖信號頻率較高但在伺服驅(qū)動器限制值以下，很容易出現(xiàn)個別脈沖伺服驅(qū)動器無法識別，造成脈沖丟失，從而造成定位不準確；4)接線復雜，除了脈沖信號線以外還需要很多控制線，線路故障率高；5)可擴展性差，當需增加控制電機數(shù)目時，必須更改硬件配置。
技術實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術的缺點，本專利技術的第一目的是提供一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)。該總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)能夠避免模擬信號和數(shù)字脈沖信號在傳輸過程中產(chǎn)生的漂移或者電磁干擾等不穩(wěn)定因素，控制系統(tǒng)易于擴展，節(jié)約了系統(tǒng)成本，同時大大降低了線路的故障率。本專利技術的總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于實現(xiàn)電機的閉環(huán)控制，該系統(tǒng)包括伺服主控制器模塊，所述伺服主控制器模塊通過總線外圍接口單元與智能控制單元相互通信；所述智能控制單元用于發(fā)送電機控制信號且經(jīng)總線外圍接口單元傳送至智能控制單元；所述智能控制單元用于對接收的電機控制信號進行解析，并將解析后的信號送到智能控制輸出單元，再經(jīng)電平調(diào)整轉(zhuǎn)換后送給功率驅(qū)動單元，由功率驅(qū)動單元來驅(qū)動電機運行；所述智能控制單元與傳感器單元相連，所述傳感器單元與電機相連，傳感器單元用于實時檢測電機的運行狀態(tài)信息并傳送至智能控制單元，再由所述智能控制單元傳送至伺服主控制器模塊；所述伺服主控制器模塊再根據(jù)接收到的電機的運行狀態(tài)信息實時調(diào)整輸出的電機控制信號。進一步地，總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還包括與智能控制單元相連的數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用來存儲伺服控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)、電機的初始配置信息以及驅(qū)動系統(tǒng)的初始配置信息。當總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)上電后，智能控制單元首先從數(shù)據(jù)存儲單元獲取初始化的配置信息對總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行初始化設置。優(yōu)選地，傳感器單元與信號調(diào)理單元相連，所述信號調(diào)理單元與智能控制單元相連。進一步地，總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還包括電源管理單元，所述電源管理單元用來對供給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電源進行轉(zhuǎn)換后給系統(tǒng)進行供電。進一步地，功率驅(qū)動單元還與功率保護單元相連。其中，傳感器單元包括電流傳感、溫度傳感、電壓傳感和編碼器。所述智能控制單元包括微處理器，所述微處理器分別與電源轉(zhuǎn)換電路、無源晶振電路和仿真調(diào)試電路相連；所述電源轉(zhuǎn)換電路提用于為微處理器提供所需要的標準電壓；所述無源晶振電路用于微處理器提供所需要的工作頻率；所述仿真調(diào)試電路用于為微處理器提供仿真接口；所述微處理器與通過總線外圍接口單元與伺服主控制器模塊相連。本專利技術的第二目的是提供一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)的工作方法。該總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：伺服主控制器模塊輸出的電機控制信號通過總線外圍接口單元傳送至智能控制單元；智能控制單元對接收的電機控制信號進行解析，并將解析后的信號送到智能控制輸出單元；由智能控制輸出單元輸出的信號經(jīng)電平調(diào)整轉(zhuǎn)換后送給功率驅(qū)動單元，由功率驅(qū)動單元來驅(qū)動電機運行；傳感器單元實時檢測電機的運行狀態(tài)信息并傳送至智能控制單元，再由智能控制單元傳送至伺服主控制器模塊；伺服主控制器模塊再根據(jù)接收到的電機的運行狀態(tài)信息實時調(diào)整輸出的電機控制信號，實現(xiàn)電機的閉環(huán)控制。進一步地，該方法還包括：與智能控制單元相連的數(shù)據(jù)存儲單元存儲伺服控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)、電機的初始配置信息以及驅(qū)動系統(tǒng)的初始配置信息；當總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)上電后，智能控制單元首先從數(shù)據(jù)存儲單元獲取初始化的配置信息對總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行初始化設置。進一步地，該方法還包括：利用電源管理單元對供給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電源進行轉(zhuǎn)換后給系統(tǒng)進行供電。本專利技術的第三目的是提供一種機器人，該機器人包括上述所述的總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)。本專利技術的有益效果為：(1)本專利技術為解決控制器和驅(qū)動器分開的設計方式增加控制系統(tǒng)的尺寸和功耗、增加開發(fā)難度和開發(fā)成本的缺點，本專利技術在已有伺服驅(qū)動技術的基礎上提出一種總線型伺服驅(qū)動系統(tǒng)，通過模塊化設計方法，減少布線、提高整體性。通過這種模塊化設計方法，既增加了控制電機的數(shù)目，又使得使用者可以通過總線對驅(qū)動系統(tǒng)進行編程來實現(xiàn)電機的有效控制，而不必考慮系統(tǒng)內(nèi)部如何實現(xiàn)，降低了使用難度，可以廣泛應用于機器人控制領域。(2)本專利技術的總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機器人，更好地滿足了伺服系統(tǒng)定位精度、跟蹤精度和跟蹤速度的要求，避免了因為模擬回路而產(chǎn)生的漂移等不穩(wěn)定因素的干擾，用線減少了50％以上，節(jié)約了成本，同時大大降低了線路的故障率。(3)本專利技術的該總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)的工作方法通過總線對驅(qū)動系統(tǒng)進行編程來實現(xiàn)電機的有效控制，而不必考慮系統(tǒng)內(nèi)部如何實現(xiàn)，降低了使用難度，可以廣泛應用于機器人控制領域。附圖說明圖1為本專利技術的信號受到干擾的波形；圖2為本專利技術的總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)總體結(jié)構圖；圖3為本專利技術的ARM邏輯框圖；圖4為本專利技術的伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電機控制流程圖。具體實施方式下面將結(jié)合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖2所示，是本專利技術的總體結(jié)構框圖。本專利技術的總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于實現(xiàn)電機的閉環(huán)控制，該系統(tǒng)包括伺服主控制器模塊，所述伺服主控制器模塊通過總線外圍接口單元與智能控制單元相互通信；所述智能控制單元用于發(fā)送電機控制信號且經(jīng)總線外圍接口單元傳送至智能控制單元；所述智能控制單元用于對接收的電機控制信號進行解析，并將解析后的信號送到智能控制輸出單元，再經(jīng)電平調(diào)整轉(zhuǎn)換后送給功率驅(qū)動單元，由功率驅(qū)動單元來驅(qū)動電機運行；所述智能控制單元與傳感器單元相連，所述傳感器單元與電機相連，傳感器單元用于實時檢測電機的運行狀態(tài)信息并傳送至智能控制單元，再由所述智能控制單元傳送至伺服主控制器模塊；所述伺服主控制器模塊再根據(jù)接收到的電機的運行狀態(tài)信息實時調(diào)整輸出的電機控制信號。其中，總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還包括與智能控制單元相連的數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用來存儲伺服控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)、電機的初始配置信息以及驅(qū)動系統(tǒng)的初始配置信息。所述智能控制單元包括微處理器，所述微處理器分別與電源轉(zhuǎn)換電路、無源晶振電路和仿真調(diào)試電路相連；所述電源轉(zhuǎn)換電路提用于為微處理器提供所需要的標準電壓；所述無源晶振電路用于微處理器提供所需要的工作頻率；所述仿真調(diào)試電路用于為微處理器提供仿真接口；所述微處理器與通過總線外圍接口單元與伺服主控制器模塊相連。智能控制單元以ARM智能控制單元。數(shù)據(jù)存儲單元可以采用數(shù)據(jù)存儲本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)用于實現(xiàn)電機的閉環(huán)控制，該系統(tǒng)包括伺服主控制器模塊，所述伺服主控制器模塊通過總線外圍接口單元與智能控制單元相互通信；所述智能控制單元用于發(fā)送電機控制信號且經(jīng)總線外圍接口單元傳送至智能控制單元；所述智能控制單元用于對接收的電機控制信號進行解析，并將解析后的信號送到智能控制輸出單元，再經(jīng)電平調(diào)整轉(zhuǎn)換后送給功率驅(qū)動單元，由功率驅(qū)動單元來驅(qū)動電機運行；所述智能控制單元與傳感器單元相連，所述傳感器單元與電機相連，傳感器單元用于實時檢測電機的運行狀態(tài)信息并傳送至智能控制單元，再由所述智能控制單元傳送至伺服主控制器模塊；所述伺服主控制器模塊再根據(jù)接收到的電機的運行狀態(tài)信息實時調(diào)整輸出的電機控制信號。

【技術特征摘要】
1.一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)用于實現(xiàn)電機的閉環(huán)控制，該系統(tǒng)包括伺服主控制器模塊，所述伺服主控制器模塊通過總線外圍接口單元與智能控制單元相互通信；所述智能控制單元用于發(fā)送電機控制信號且經(jīng)總線外圍接口單元傳送至智能控制單元；所述智能控制單元用于對接收的電機控制信號進行解析，并將解析后的信號送到智能控制輸出單元，再經(jīng)電平調(diào)整轉(zhuǎn)換后送給功率驅(qū)動單元，由功率驅(qū)動單元來驅(qū)動電機運行；所述智能控制單元與傳感器單元相連，所述傳感器單元與電機相連，傳感器單元用于實時檢測電機的運行狀態(tài)信息并傳送至智能控制單元，再由所述智能控制單元傳送至伺服主控制器模塊；所述伺服主控制器模塊再根據(jù)接收到的電機的運行狀態(tài)信息實時調(diào)整輸出的電機控制信號。2.如權利要求1所述的一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還包括與智能控制單元相連的數(shù)據(jù)存儲單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用來存儲伺服控制系統(tǒng)過程數(shù)據(jù)、電機的初始配置信息以及驅(qū)動系統(tǒng)的初始配置信息。3.如權利要求1所述的一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器單元與信號調(diào)理單元相連，所述信號調(diào)理單元與智能控制單元相連。4.如權利要求1所述的一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，還包括電源管理單元，所述電源管理單元用來對供給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的電源進行轉(zhuǎn)換后給系統(tǒng)進行供電。5.如權利要求1所述的一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述功率驅(qū)動單元還與功率保護單元相連。6.如權利要求1所述的一種總線型智能伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述智能控制單元包...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：朱琳，趙永國，姜明明，劉成業(yè)，肖永飛，
申請(專利權)人：山東省科學院自動化研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37