一种移动机器人运动控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种移动机器人运动控制器采用微处理器(ARM+DSP)架构，其外设接口主要包括8路可选择的RS232与RS485接口(COM1～COM8)，2个CAN总线接口(CAN1和CAN2)，1个EtherCAT接口，8个PWM输出接口，6个增量式编码器接口，16路开关量输入接口，16路开关量输出接口，6路模拟信号输入接口，2路模拟量输出接口，6路可控电源输出等。本发明专利技术既能完成较复杂的算法，又能满足诸多外围设备接口要求。本发明专利技术结合移动机器人需求外围设备接口情况，设计了众多外围设备通讯接口来进行匹配，适用性强，可扩展性好。

A mobile robot motion controller

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人运动控制器
本专利技术涉及移动机器人运动控制
，具体涉及一种移动机器人运动控制器。
技术介绍
移动机器人技术是众多高新技术的产物，正在各行业中快速走向实用化，如物流运输、自动化仓库、无人驾驶、巡防等。运动控制器是移动机器人的核心部件，完成各类算法的平台。目前移动机器人领域的运动控制器可分为三类：PLC、工控机和单片机。前两种稳定性好、编程简单，但成本较高，外围接口不多；单片机成本低、可扩展性强，但编程相对复杂，稳定性与抗干扰能力不如前两种。不过，现在单片机已经非常可靠了，而且价格非常低廉，可有效降低机器人开发成本，提高产品竞争力。在移动机器人领域，目前单片机的运动控制器绝大多数基于ARM处理器或者DSP处理器，属于单一处理器架构。在机器人需要完成诸多功能与调度管理时，运动控制器需要很多外围功能模块接口，因此控制器一般采用ARM处理器。在机器人完成一些复杂的运动算法时，运动控制器需要具备较强的计算能力，因此控制器一般采用DSP处理器。ARM处理器外围接口多，可扩展性强，但计算能力不佳，难以处理一些复杂的算法；DSP计算能力强，可处理比较复杂的算法，但外围接口少，可扩展性差。单一处理器架构的一般只适应某些特定类型的机器人，难以适应诸多种类的移动机器人。由此可见，现有技术主要存在如下缺点：1)、单片机类运动控制器多是采用单一微处理器来进行开发，要保证计算能力就选用DSP，要保证外围接口数量选用ARM,这样就只能适应少数特定类型的机器人，因此可移植性不佳；2)、市面上，现有移动机器人运动控制器的外围设备接口数量一般都不多。当机器人需要实现诸多功能时，一个运动控制器可能需要外接众多功能模块与传感器，在接口数量有限的情况下，就很难满足设计要求。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种移动机器人运动控制器，既能保证计算能力要求，又能保证外围设备接口要求。该运动控制器拥有众多的外围设备接口和较好的计算资源，可扩展性强，能满足多种类型移动机器人的运动控制需求，例如AGV平台，Delta并联机器人，六自由度并联VR座椅，高精密对位平台等等。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：一种移动机器人运动控制器，包括微处理器、8路可选择的RS232与RS485接口、2个CAN总线接口、1个EtherCAT接口、8个PWM输出接口、6个增量式编码器接口、16路开关量输入接口、16路开关量输出接口、6路模拟信号输入接口、2路模拟量输出接口和6路可控电源输出接口；微处理器分别与8路可选择的RS232与RS485接口、2个CAN总线接口、1个EtherCAT接口、8个PWM输出接口、6个增量式编码器接口、16路开关量输入接口、16路开关量输出接口、6路模拟信号输入接口、2路模拟量输出接口、6路可控电源输出接口连接；微处理器采用ARM+DSP双处理器架构；8路可选择的RS232与RS485接口分别为COM1～COM8；2个CAN总线接口分别为CAN1和CAN2。进一步地，ARM处理器采用意法半导体公司STM32微控制器系列的芯片；DSP处理器采用德州仪器公司微控制器系列芯片；ARM芯片与DSP芯片通过SPI接口进行通信。进一步地，8路可选择的RS232与RS485接口由STM32系列芯片内置的8个串口USART+UART外接相应的接口驱动芯片构成；RS232接口与RS485接口是由拨码开关进行选择来实现相互切换，8个串口的数据接收均采用DMA方式传输。进一步地，2个CAN总线接口由STM32系列芯片内置的2个CAN控制器外接CAN总线驱动芯片构成，同时每个CAN总线并接引出多路接口，以便匹配更多基于CAN总线的通信外围设备，如控制多个电机的同步。进一步地，1个EtherCAT接口由倍福公司EtherCAT驱动芯片构成，采用SPI接口与STM32系列芯片进行通信，来满足工业以太网的实时传输要求。进一步地，8个PWM输出接口由STM32系列芯片内置的定时器TIM9～TIM14的PWM输出通道构成，用来控制多达8个电机。进一步地，6个增量式编码器接口由STM32系列芯片内置的定时器TIM1～TIM5和TIM8的编码器接口构成，用来接收6个电机的编码器反馈输出信号。进一步地，16路开关量输入接口由STM32系列芯片的GPIO端口外接光耦隔离芯片构成，作为开关量信号的输入接口；16路开关量输出接口由STM32系列芯片的GPIO端口外接光耦隔离芯片构成，作为开关量信号的输出接口。进一步地，6路模拟信号输入接口由STM32系列芯片内置ADC的6路模拟输入通道构成，带外接分压电阻；2路模拟量输出接口由STM32系列芯片内置的两个DAC构成，可独立输出两路0～3.3V模拟电压。进一步地，6路可控电源输出由STM32系列芯片的GPIO端口进行控制，通过功率MOSFET或者继电器来开关端电压输出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：1)、本专利技术采用基于ARM和DSP双处理器架构的运动控制器，既能完成较复杂的算法，又能满足诸多外围设备接口要求。2)、本专利技术结合移动机器人需求外围设备接口情况，设计了众多外围设备通讯接口来进行匹配，适用性强，可扩展性好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术移动机器人运动控制器的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例如图1所示，本专利技术提供一种移动机器人运动控制器，其组成框架包括微处理器(ARM+DSP)，8路可选择的RS232与RS485接口(COM1～COM8)，2个CAN总线接口(CAN1和CAN2)，1个EtherCAT接口，8个PWM输出接口，6个增量式编码器接口，16路开关量输入接口，16路开关量输出接口，6路模拟信号输入接口，2路模拟量输出接口，6路可控电源输出等。其中，运动控制器采用(ARM+DSP)双处理器架构。ARM处理器采用意法半导体(ST)公司STM32微控制器系列的芯片，该系列拥有众多内置外围设备接口控制器；DSP处理器采用德州仪器(TI)公司微控制器系列芯片，有较好的计算能力；ARM芯片与DSP芯片通过SPI接口进行通信。其中，8路可选择的RS232与RS485接口，由STM32系列芯片内置的8个串口(USART+UART)外接相应的接口驱动芯片构成。R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人运动控制器，其特征在于，包括微处理器、8路可选择的RS232与RS485接口、2个CAN总线接口、1个EtherCAT接口、8个PWM输出接口、6个增量式编码器接口、16路开关量输入接口、16路开关量输出接口、6路模拟信号输入接口、2路模拟量输出接口和6路可控电源输出接口；微处理器分别与8路可选择的RS232与RS485接口、2个CAN总线接口、1个EtherCAT接口、8个PWM输出接口、6个增量式编码器接口、16路开关量输入接口、16路开关量输出接口、6路模拟信号输入接口、2路模拟量输出接口、6路可控电源输出接口连接；微处理器采用ARM+DSP双处理器架构；8路可选择的RS232与RS485接口分别为COM1～COM8；2个CAN总线接口分别为CAN1和CAN2。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人运动控制器，其特征在于，包括微处理器、8路可选择的RS232与RS485接口、2个CAN总线接口、1个EtherCAT接口、8个PWM输出接口、6个增量式编码器接口、16路开关量输入接口、16路开关量输出接口、6路模拟信号输入接口、2路模拟量输出接口和6路可控电源输出接口；微处理器分别与8路可选择的RS232与RS485接口、2个CAN总线接口、1个EtherCAT接口、8个PWM输出接口、6个增量式编码器接口、16路开关量输入接口、16路开关量输出接口、6路模拟信号输入接口、2路模拟量输出接口、6路可控电源输出接口连接；微处理器采用ARM+DSP双处理器架构；8路可选择的RS232与RS485接口分别为COM1～COM8；2个CAN总线接口分别为CAN1和CAN2。


2.根据权利要求1所述的移动机器人运动控制器，其特征在于，ARM处理器采用意法半导体公司STM32微控制器系列的芯片；DSP处理器采用德州仪器公司微控制器系列芯片；ARM芯片与DSP芯片通过SPI接口进行通信。


3.根据权利要求1所述的移动机器人运动控制器，其特征在于，8路可选择的RS232与RS485接口由STM32系列芯片内置的8个串口USART+UART外接相应的接口驱动芯片构成；RS232接口与RS485接口是由拨码开关进行选择来实现相互切换，8个串口的数据接收均采用DMA方式传输。


4.根据权利要求1所述的移动机器人运动控制器，其特征在于，2个CAN总线接口由STM32系列芯片内置的2个CAN控制器外接CAN总线驱动芯片构成，同时每个CAN总线并接引出多路接口，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚锋，张弓，王卫军，杨文林，侯至丞，蔡君义，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，深圳市中科德睿智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44