电机通用控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电机通用控制系统及方法，所述系统包括：应用层模块，用于根据应用需求，调用所述接口层模块提供的接口，并通过所述接口向所述规划层模块下发通用运动指令；接口层模块，用于提供不同应用需求对应的接口；规划层模块，用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令，并对解析所述通用运动指令进行解析，结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；适配层模块，用于根据所述运动目标集合生成对应电机的控制信息，并将所述控制信息发送给对应所述电机的驱动层模块；所述驱动层模块用于根据接收到的控制信息控制对应电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。

【技术实现步骤摘要】
电机通用控制系统及方法
本专利技术涉及电机控制领域，具体涉及一种电机通用控制系统及方法。
技术介绍
目前，对于电机的控制，一般使用单片机+实时操作系统(如uC/OSII或者freeRTOS)或者应用处理器(如ARMCortex-A、X86)+实时操作系统(如linux+(RTLinux/RTAI/Xenomai)、VxWorks)的硬件模式，这样可以保证控制的实时性与准确性。同时，对于不同的电机类型，控制方式也千差万别，比如：步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，步进驱动器通过脉冲信号控制，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，其实质是一种伺服马达。舵机需要通过固定周期的PWM(PulseWidthModulation，脉宽调制)信号控制。直流电机通过闭环PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分微分)控制。由此可见，对于不同的电机，不同的微处理器，控制软件也会不同。在某些应用场合，如服务机器人、玩具机器人，对于精度要求比较低，而且通常会使用多种不同电机来控制。在这种情况下，如果都使用微处理器控制每种电机，不仅会使软、硬件架构都比较复杂，而且会增加研发、测试、生产、维护成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种电机通用控制系统及方法，以提高系统的适应性，简化产品在需要多种电机的情况下的软、硬件架构。为此，本专利技术提供如下技术方案：一种电机通用控制系统，所述电机用于驱动被控对象运动，所述系统包括：应用层模块、规划层模块、以及与被控对象不同驱动电机相对应的适配层模块和驱动层模块；所述应用层模块用于根据应用需求，向所述规划层模块下发通用运动指令；所述规划层模块用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令，并对所述通用运动指令进行解析，结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；所述适配层模块用于根据所述运动目标集合生成对应电机的控制信息，并将所述控制信息发送给对应所述电机的驱动层模块；所述驱动层模块用于根据接收到的控制信息控制对应电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。优选地，所述通用运动指令包括以下任意一种或多种：启停指令、点位指令、直线指令、圆弧指令、动作文件指令、调速指令。优选地，所述系统还包括：接口层模块，用于提供不同应用环境对应的接口；所述应用层模块利用所述接口层模块提供的接口向所述规划层模块下发通用运动指令。优选地，所述接口层模块提供的接口包括以下任意一种或多种：C接口、C++接口、Java接口。优选地，所述规划层模块包括：规划接口单元、指令解析单元、状态处理单元、核心处理单元、输出单元；所述规划接口单元，用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令；所述状态处理单元，用于获取被控对象当前状态；所述指令解析单元，用于解析所述通用运动指令，获得指令类型及指令数据；所述核心处理单元，用于根据所述指令类型、指令数据、以及被控对象当前状态，生成运动目标集合；所述输出单元，用于将所述运动目标集合传送给各适配层。优选地，所述核心处理单元具体用于根据所述指令类型、指令数据、以及被控对象当前状态，进行路径规划、轨迹规划、插补处理，得到平滑的运动轨迹曲线，将所述运动轨迹曲线转换成各个自由度的运动序列点集合。优选地，所述电机包括以下任意一种或多种：直流电机、舵机、步进电机。一种电机通用控制方法，所述电机用于驱动被控对象运动，所述方法包括：接收通用运动指令；对所述通用运动指令进行解析，并结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；由电机适配层模块根据所述运动目标集合生成对应所述电机的控制信息；由电机驱动层模块根据所述控制信息控制所述电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。优选地，所述通用运动指令包括以下任意一种或多种：启停指令、点位指令、直线指令、圆弧指令、动作文件指令、调速指令。优选地，所述方法还包括：提供对应不同应用环境的接口；所述接收通用运动指令包括：利用所述接口接收所述通用运动指令。优选地，所述接口包括以下任意一种或多种：C接口、C++接口、Java接口。优选地，所述对所述通用运动指令进行解析，并结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合包括：解析所述通用运动指令，获得指令类型及指令数据；获取被控对象当前状态；根据所述指令类型、指令数据、以及被控对象当前状态，进行路径规划、轨迹规划、插补处理，得到平滑的运动轨迹曲线；将所述运动轨迹曲线转换成各个自由度的运动序列点集合。优选地，所述电机包括以下任意一种或多种：直流电机、舵机、步进电机。本专利技术实施例提供的一种电机通用控制系统及方法，采用分层架构，上层模块不用关注底层具体是什么电机，大大增加了系统的通用性，通过软、件硬的配合，可以有效简化系统架构，降低研发、测试、生产、维护成本。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例电机通用控制系统的一种结构示意图；图2是本专利技术实施例电机通用控制系统中规划层模块的一种结构示意图；图3是本专利技术实施例中直流电机的驱动原理图；图4是本专利技术实施例中通过细分驱动器驱动步进电机的原理图；图5是本专利技术实施例中通过非细分驱动器驱动步进电机的原理图；图6是本专利技术实施例电机通用控制方法的流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术实施例作进一步的详细说明。针对现有技术对于不同的电机，不同的微处理器，采用不同的控制软件，从而使得软、硬件架构都比较复杂的问题，本专利技术实施例提供一种实施例电机通用控制系统及方法，采用分层方式的软、硬件架构，使其更具通用性，提高产品的性价比，以更好地适应普通家庭场景、以及普通消费类运动产品的需求。如图1所示，是本专利技术实施例电机通用控制系统的一种结构示意图。在该实施例中，所述系统采用不同层次的模块，以驱动一种或多种不同电机，图1中示出了三种不同的电机，分别为：直流电机、舵机、步进电机，这些电机用于驱动被控对象产生相应的运动。需要说明的是，在实际应用中，可以根据被控对象的运动方式，选用相应的电机，具体需要一种还是多种电机，根据被控对象的运动需求来确定，对此本专利技术实施例不做限定。该电机通用控制系统包括：应用层模块、规划层模块、以及与被控对象不同驱动电机相对应的适配层模块和驱动层模块，如图1中所示，与直流电机对应的是直流电机适配层模块和直流电机驱动层模块，与舵机对应的是舵机适配层模块和舵机驱动层模块，与步进电机对应的是步进电机适配层模块和步进电机驱动层模块。下面对上述各模块及该系统的工作过程进行详细说明。上述应用层模块用于根据应用需求，向所述规划层模块下发通用运动指令，比如启停指令、点位指令、直线指令、圆弧指令、动作文件指令、调速指令等；上述规划层模块用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令，并对所述通用运动指令进行解析，结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机通用控制系统，所述电机用于驱动被控对象运动，其特征在于，所述系统包括：应用层模块、规划层模块、以及与被控对象不同驱动电机相对应的适配层模块和驱动层模块；所述应用层模块用于根据应用需求，向所述规划层模块下发通用运动指令；所述规划层模块用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令，并对所述通用运动指令进行解析，结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；所述适配层模块用于根据所述运动目标集合生成对应电机的控制信息，并将所述控制信息发送给对应所述电机的驱动层模块；所述驱动层模块用于根据接收到的控制信息控制对应电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。

【技术特征摘要】
1.一种电机通用控制系统，所述电机用于驱动被控对象运动，其特征在于，所述系统包括：应用层模块、规划层模块、以及与被控对象不同驱动电机相对应的适配层模块和驱动层模块；所述应用层模块用于根据应用需求，向所述规划层模块下发通用运动指令；所述规划层模块用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令，并对所述通用运动指令进行解析，结合被控对象当前运动状态，生成运动目标集合；所述适配层模块用于根据所述运动目标集合生成对应电机的控制信息，并将所述控制信息发送给对应所述电机的驱动层模块；所述驱动层模块用于根据接收到的控制信息控制对应电机工作，以使所述电机驱动被控对象运动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通用运动指令包括以下任意一种或多种：启停指令、点位指令、直线指令、圆弧指令、动作文件指令、调速指令。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：接口层模块，用于提供不同应用环境对应的接口；所述应用层模块利用所述接口层模块提供的接口向所述规划层模块下发通用运动指令。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述接口层模块提供的接口包括以下任意一种或多种：C接口、C++接口、Java接口。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述规划层模块包括：规划接口单元、指令解析单元、状态处理单元、核心处理单元、输出单元；所述规划接口单元，用于接收所述应用层模块下发的通用运动指令；所述状态处理单元，用于获取被控对象当前状态；所述指令解析单元，用于解析所述通用运动指令，获得指令类型及指令数据；所述核心处理单元，用于根据所述指令类型、指令数据、以及被控对象当前状态，生成运动目标集合；所述输出单元，用于将所述运动目标集合传送给各适配层。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩守谦，
申请(专利权)人：深圳诺欧博智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44