System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind()
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制领域,具体是一种低延时主从控制系统。
技术介绍
1、智能化,精准化及微创化的治疗,是当下医疗机器人发展的方向,在进行微创化内脏器官疾病如肝癌,肺癌等的诊疗工作中,主从控制系统,能够让医生异地控制机械臂进行超声操作。
2、主从控制系统,能够解决医生异地操作,避免医生进行有辐射,有伤害的工作环境。
3、目前主从控制系统,主要分为2部分,主控制端设备,一般带有操作手柄,从执行端设备,一般为机械臂。
4、目前主从控制机械臂系统,一般采用昂贵的电机(ethercat驱动器,maxon驱动器),以及单总线控制网络,其多个电机之间通讯延时比较长,从指令发出端,到电机执行端,需要经过很多步骤,每个步骤都会带来通讯延时。
技术实现思路
1、专利技术目的:提供一种低延时主从控制系统,以解决现有技术存在的上述问题。
2、技术方案:一种低延时主从控制系统,包括如下方法:
3、步骤1、医生操作控制端设备具有感知空间位置功能;
4、步骤2、控制端设备,通过usb或者ethernet接入pc设备;
5、步骤3、pc设备进行主从控制的映射关系计算,并通过ethernet连接到被控制端机械臂控制系统;
6、映射关系计算包括:taxis*trobot*tikp4=tsensora;
7、trobot表示机械臂末端的位置;
8、trate表示映射比例系数;
9、ta
10、tsensora表示控制端设备的末端输入控制位置。
11、步骤4、控制端设备和机械臂系统之间,通过ethernet端口,采用dds(datadistribution service for real-time systems)实时通讯协议,进行上位机之间短数据报文交互,确保控制器之间低延时;
12、步骤5、被控制机械臂控制器采用xilinx的zynq的控制器,单芯片内具有fpga和arm两种控制器;
13、步骤6、arm控制器运行rtos操作系统,以及lwip网络通讯协议栈,实现rtps(real-time publish-subscribe)的dds协议,和pc端进行实时数据交互;
14、步骤7、arm控制器和fpga之间通过内存地址,进行数据交互;
15、步骤8、fpga控制器实现多路的rs485,can总线,以及pwm控制方式的电机控制网络,采用点到点的独立电机控制网络;避免电机轮询控制的不同步问题。
16、fpga具体实现功能方法如下:
17、fpga中创建一个bram的内存数据储存块;
18、实现多个控制rs485通讯硬件的io控制时序逻辑模块;
19、实现多个基于电机驱动器控制数据帧的urat读写通讯模块;
20、实现基于分时复用的bram内存数据与多个urat数据帧的读写通讯模块;
21、通过这些模块实现多路的rs485,can总线,以及pwm控制方式的电机控制网络,采用点到点的独立电机控制网络;避免电机轮询控制的不同步问题。
22、本专利技术的电机控制网络采用fpga,能够兼容多种电机通讯协议,机械臂使用电机兼容性比较强,对于低成本的电机驱动器,以及步进电机,都有很高的控制频率,较低的控制延时;
23、多路电机同时控制,能够有效避免电机控制的不同步问题,确保电机指令同时到达;
24、pc端和电机控制器端采用dds通讯协议,对于主从控制系统,实时性控制数据,快速到达,降低数据丢包率,具有很好效果。
25、通过使用本方法能够采用多种低成本电机,实现低延时的,同步电机控制,同时,通过高效的主操作端到被控制端之间的通讯协议,尽可能在主从控制每个环节降低通讯延时,实现低成本低延时的主从控制方法。
26、所述控制系统包括:
27、pc设备,进行主从控制的映射关系计算;
28、控制端设备,通过usb或者ethernet接入pc设备;
29、被控制端机械臂,内置控制系统,pc设备通过ethernet连接到被控制端机械臂的控制系统中,所述被控制端机械臂的控制器采用xilinx的zynq的控制器,单芯片内具有fpga和arm控制器。
30、有益效果:本专利技术公开了一种低延时主从控制系统,本专利技术的电机控制网络采用fpga,能够兼容多种电机通讯协议,机械臂使用电机兼容性比较强,对于低成本的电机驱动器,以及步进电机,都有很高的控制频率,较低的控制延时;
31、多路电机同时控制,能够有效避免电机控制的不同步问题,确保电机指令同时到达;
32、pc端和电机控制器端采用dds通讯协议,对于主从控制系统,实时性控制数据,快速到达,降低数据丢包率,具有很好效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种低延时主从控制系统,其特征在于,包括如下方法:
2.根据权利要求1所述的一种低延时主从控制系统,其特征是,所述映射关系计算过程包括:Taxis*Trobot*TIKp4=TsensorA;
3.根据权利要求1所述的一种低延时主从控制系统,其特征是,包括:
【技术特征摘要】
1.一种低延时主从控制系统,其特征在于,包括如下方法:
2.根据权利要求1所述的一种低延时主从控制系统,其特征是,所述映射关系计算过...
【专利技术属性】
技术研发人员:匡铭,王伟,李铭德,陈鹏,陈奎,范培华,张博,
申请(专利权)人:中山大学附属第一医院,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。