多路电机实时调速及录放系统技术方案

一种涉及机电技术领域的多路电机实时调速及录放系统，包括手指压力检测模块、主控模块、和多个电机控制模块；手指压力检测模块检测操作者的手指压力，由主控模块转换为调速数据信号，再输出到各个电机控制模块，去控制多个电机的转速和转向。本发明专利技术根据手指压力来控制电机转速，操作简单方便直观易懂，且能够控制更多的电机。本发明专利技术同时还具有电机控制数据的记录和重放功能。

【技术实现步骤摘要】
多路电机实时调速及录放系统
本专利技术涉及机电
的一种电机控制系统。
技术介绍
电机调速是机电领域的常用技术。目前电机调速的操作方式大概有按键调速和电位器旋钮调速两种方式。按键调速方式也即是采用按键开关的开关信号作为控制信号，应用到电机控制上，就只能控制电机开关或者根据按键次数来控制电机调速的级数。其缺点是反应速度慢，操作者用手按一下变化一次控制级数，无法快速无级调速，虽然可以通过将按键按下时间长短作为电机调速的基准，间接实现电机调速的功能，但由于测量按键按下时间长短也是有一个延迟的过程，这会影响电机的实时控制性能，而且通过判断按键时间来调速只能是往一个方向调，就是只能从小到大调整，无法快速两个方向同时变化调整。电位器旋钮调速方式是采用旋钮带动电位器，将电位器旋转在不同位置对应不同的阻值，将阻值转换为相应的调速信号。其缺点是电位器旋钮普遍偏大，多路电机同时调整时需要比较复杂的空间来安装大量的电位器，同时一个电位器旋钮一般需要两个手指来同时操作，当需要操作者单人同时操作多个电机时就会忙不过来，一般正常人可以左右手同时操作2个旋钮，但是超过2个旋钮就会比较困难了。这些电机调速技术基本能够满足现有各种应用要求，但在复杂的工业控制场合、人工控制的音乐喷泉和机器人等一些特殊的应用场合，需要同时使用数量众多的多只电机来完成联动动作，并且需要单个操作者对这些电机进行独立控制，包括正反转和转速控制，则现有这些电机调速技术便无法胜任。比如在工业机器人应用领域，有时需要由操作者模拟并控制机器人上下肢或各个机械臂的多个关节的机械运动以进行某种动作组合，来使机器人学习某种程序化动作，(机器学习)，并将这些程序化动作的操作数据记录下来，复制到其他机器人的控制器中。这时便需要由单个操作者对多路电机进行实时调速控制，并可对操作数据进行录制及回放。另外，现在技术实现对多个电机的调速控制，一般是从主控模块(总控端)发出控制信号到各个电机，电机上的电机驱动控制器接收到控制信号后，解调出控制数据并驱动电机进行运转。目前从主控模块到各个电机的连接方式主要有直接连接和总线连接。直接连接方式是从各个电机驱动控制器各自独立引出一组信号线直接连接到主控模块的各个独立输出端口，主控模块通过将控制信号输出到特定的输出端口来独立控制对应的电机。其优点是控制直接、技术简单和容易实现，其缺点是随着被控电机数量的增多而相应需要大量的信号连接线，造成连接复杂和混乱，而且主控模块上的主控IC也很难具有足够多的输出引脚，造成对被控电机数量的限制。所以在需要使用大量电机的场合，直接连接方式是无法胜任的。总线连接方式是从主控模块引出一组控制总线，同时连接到各个被控电机的电机驱动控制器，各个电机驱动控制器的输入端都同时连接到控制总线上，主控模块在进行控制时需要同时发出地址编码和数据编码，地址编码用于识别对应的电机驱动控制器，数据编码用于驱动电机运转。总线连接的优点是仅使用一组控制总线便能够控制所有电机，连线简单方便。其缺点是：1、主控模块和电机驱动控制器需要采用相同的总线控制协议，如果没有，则主控模块和电机驱动控制器都需要自己实现相应的总线协议，而采用自带总线协议的芯片成本高，自己实现总线协议则编程复杂。2、主控模块发出的每组控制信号需要同时包含地址编码和数据编码，增加数据传送的复杂性和传送时间。3、当总线的控制距离较长时，需要增加中继器，否则容易造成数据被干扰出错，传送不稳定。4、最主要的是，主控模块需要通过地址编码来识别不同的电机驱动控制器，每个电机驱动控制器的解码芯片需要写入或设定特定的地址编码，所以在同一个电机控制系统中各个电机控制驱动器的地址都是不同的，彼此之间不能互换，这一方面使得企业在组装产品时需要预先对同一型号的电机驱动控制器逐个写入或设定地址编码，造成部件统一性差和增加加工成本，另一方面是在使用中如果某个电机驱动控制器损坏需要更换，则需要更换具有一样地址编码的电机驱动控制器才能工作，或者需要在新的电机驱动控制器写入或设定相应地址编码才能工作，这给维护和现场应急维修工作带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种多个电机的实时调速系统，让操作者能够使用手指同时对更多的电机进行实时调速，也能够将其调速的操作过程的数据进行录制及重放。而且，其主控模块与被控电机之间采用一根数据线(也即信号线)的连接方式，通信协议更简单，传送时间更短，而且最关键是所控制的电机驱动控制器无需设定地址编码，彼此是一样的，可互换使用，维修更换时也无需写入地址编码，可随时更换使用。本专利技术的多个电机实时调速及录放(录制及重放)系统包括有主控模块和多个(两个或两个以上)电机控制模块；还包括有用于检测手指压力的手指压力检测模块，手指压力检测模块包括有MCU和多个用于检测手指压力的传感器，MCU采集各个传感器输出的模拟信号并转换为数字量，再输出到主控模块；手指压力检测模块的输出端连接到主控模块的输入端；主控模块将手指压力检测模块输入的数字量转换为电机调速数据；主控模块的控制输出端通过信号线逐个(也即逐级)串联连接各个电机控制模块；每个电机控制模块连接有多个电机，用于控制电机的转速和转向。所述的主控模块包括有主控MCU和闪存卡(或简称闪存)，主控MCU将手指压力检测模块的数字量转换为电机调速数据，并通过控制输出端输出到电机控制模块；主控MCU还能够将电机调速数据同时记录到闪存卡中，也能够读取闪存卡记录的电机调速数据并发送到控制输出端。所述的传感器可以采用薄膜压力传感器或者电容触摸传感器，两种传感器均能够检测手指压力并转换为电信号。本专利技术根据操作者的手指压力来控制电机转速，压力越大对应的电机转速越快，操作简单方便直观易懂。由于采用压力控制，相比于传统的按键式控制方式，可以实时控制电机转速强弱且反应快速。而且每一只手指便能够控制一只电机的转速，单一操作者通过双手能够同时控制8至10只电机的转速，这能够适应于复杂的工业控制，操控机器人上下肢或多个机械臂进行复杂动作，和采用人工对音乐喷泉进行方便灵活的控制等多种特殊应用场合。本专利技术的主控模块带有闪存卡，在主控MCU的控制下，能够在记录模式下将操作者进行电机调速的控制过程所输出的调速数据信号同时记录保存在闪存卡里面，而在重放模式下能够读取闪存卡所记录的调速数据信号，再重新输出到主控模块的输出端，去重新控制各个电机控制模块的工作，对各个电机按之前所记录的数据进行调速控制。操作者经过多次演练操作，得到满意的程序化的控制效果后，便能够简单方便的再现这种程序化的操作过程，还能够将闪存卡的数据复制到其他相同的调速系统的闪存卡中，使其他系统都具有相同的控制动作及其效果，非常适用于工业化生产。对于主控模块到各个电机的连接，可以采用现有的直接连接或总线连接的方式。本专利技术也同时公开一种技术改进。其主控模块的输出端通过一根信号线逐个(也即逐级)串联连接各个电机控制模块，电机控制模块包括有多个电机驱动输出端，分别连接到各自控制的电机。每个电机控制模块包括有一个数据输入端和一个数据输出端；主控模块的控制输出端通过信号线连接到第一个电机控制模块的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路电机实时调速及录放系统，包括主控模块和多个电机控制模块；其特征在于：还包括有手指压力检测模块，手指压力检测模块包括有MCU和多个用于检测手指压力的传感器，MCU采集各个传感器输出的模拟信号并转换为数字量；手指压力检测模块的输出连接到主控模块的输入端；主控模块将手指压力检测模块输入的数字量转换为电机调速数据；主控模块的控制输出端通过信号线连接到电机控制模块；每个电机控制模块连接有多个电机，用于控制电机的转速和转向。/n

【技术特征摘要】
1.一种多路电机实时调速及录放系统，包括主控模块和多个电机控制模块；其特征在于：还包括有手指压力检测模块，手指压力检测模块包括有MCU和多个用于检测手指压力的传感器，MCU采集各个传感器输出的模拟信号并转换为数字量；手指压力检测模块的输出连接到主控模块的输入端；主控模块将手指压力检测模块输入的数字量转换为电机调速数据；主控模块的控制输出端通过信号线连接到电机控制模块；每个电机控制模块连接有多个电机，用于控制电机的转速和转向。


2.根据权利要求1所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：主控模块包括有主控MCU和闪存，主控MCU将手指压力检测模块的数字量转换为电机调速数据，并通过控制输出端输出到电机控制模块；主控MCU还能够将电机调速数据同时记录到闪存中，也能够读取闪存中记录的电机调速数据并发送到控制输出端。


3.根据权利要求1所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：传感器可以采用薄膜压力传感器或者电容触摸传感器，传感器能够检测手指压力并转换为电信号。


4.根据权利要求1所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：主控模块通过一根信号线逐个串联连接各个电机控制模块，各个电机控制模块包括有多个电机驱动输出端，分别连接到各自控制的电机。


5.根据权利要求4所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：电机控制模块包括有数据输入端和数据输出端；主控模块的控制输出端通过信号线连接到第一个电机控制模块的数据输入端，第一个电机控制模块的数据输出端连接第二个电机控制模块的数据输入端，第二个电机控制模块的数据输出端连接第三个电机控制模块的数据输入端，依此将各个电机控制模块进行串联连接，直至最后一个电机控制模块。


6.根据权利要求5所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：电机控制模块包括有多个数据解码芯片和驱动电路，电机控制模块的数据输入端连接到第一个数据解码芯片的数据输入引脚，第一个数据解码芯片的数据输出引脚连接到第二个数据解码芯片的数据输入引脚，第二个数据解码芯片的数据输出引脚连接到第三个数据解码芯片的数据输入引脚，依此将各个数据解码芯片进行依次连接，直至最后一个数据解码芯片；最后一个数据解码芯片的数据输出引脚连接到电机控制模块的数据输出端；数据解码芯片的控制输出引脚连接到电机控制模块的电机驱动输出端，或者通过驱动电路后连接到电机驱动输出端。


7.根据权利要求6所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：数据解码芯片内部包括有串行解码电路、多个数据寄存器、多个PWM转换电路和多个输出驱动电路；串行解码电路的输出连接到各个数据寄存器，每个数据寄存器的输出连接一个PWM转换电路，PWM转换电路的输出连接一个输出驱动电路，各个输出驱动电路的输出连接到数据解码芯片的控制输出引脚。


8.根据权利要求7所述的多路电机实时调速及录放系统，其特征在于：数据解码芯片的控制输出引脚与电机控制模块的电机驱动输出端之间加有驱动电路；驱动电路可以采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟川，
申请(专利权)人：钟川，
类型：发明
国别省市：广东;44