一种写字机器人控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种写字机器人控制系统，包括：硬件控制模块，用于写字机器人的硬件控制；软件控制模块，用于写字机器人软件控制；控制算法模块，用于写字机器人算法控制。本发明专利技术的写字机器人控制系统具备多种输入功能，可以通过输入法输入汉字；可以在PC端软件界面的书写区域，用鼠标进行写字或者画图来完成输入；可以通过外接写字板进行写字和画图来完成输入。以通过外接写字板进行写字和画图来完成输入。以通过外接写字板进行写字和画图来完成输入。

【技术实现步骤摘要】
一种写字机器人控制系统


[0001]本专利技术涉及机器人技术，具体涉及一种写字机器人控制系统。

技术介绍

[0002]目前的写字机器人控制系统，稳定性有待进一步的提高，书写规则还不够完善。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种写字机器人控制系统。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：一种写字机器人控制系统，包括：硬件控制模块，用于写字机器人的硬件控制；软件控制模块，用于写字机器人软件控制；控制算法模块，用于写字机器人算法控制。
[0005]进一步地，所述硬件控制模块包括：控制机构，采用英飞凌XMC4500永磁同步电机控制器，XMC4500微控制器由上层的控制板和下层的功率板组成；控制板由XMC4500主控芯片和周边的辅助电路构成，功率板通过功率信号接口与控制板连接，控制板包含电源输入、辅助电源产生、电机驱动与电流采样模块，具有过压、欠压、过流的报警和保护功能；执行机构，包括永磁同步电机、角度舵机；所述永磁同步电机为两个，两个永磁同步电机分别控制X轴和Y轴，在系统的运行过程中，两个电机将相互配合来完成任务；所述角度舵机用于控制写字笔的上抬与下落；通信电路，用于实现上位机和下位机的通信。
[0006]更进一步地，所述软件控制模块包括写字方案模块、上位机模块、下位机模块；所述写字方案模块包括：汉字笔画方式设计单元，用于按笔画结合手写板实现的输入方式；取字模方式设计单元，用于通过识别二进制点阵的方法来完成写字任务，一个汉字的点阵是36
×
36的矩阵，每一个点走的距离为1mm，也就是一个笔尖的宽度；文字图片方式设计单元，用于将用户要写的文字转化成图片格式，然后将图片二值化，从而取得整张图片的二进制矩阵，然后将这个矩阵发送给下位机进行处理，接下来的电机控制策略与第一种方式一样逐行扫描；所述位机平台设计模块包括：参数设置单元，用于选择正确的串口、波特率、数据位；控制面板单元，用于设置电机复位转速、手动控制电机以及电机实时转速控制；解析面板单元，用于取字模的操作，然后解析字模生成二进制点阵，最后发送给下位机；主要实现对所要写的字进行解析，生成下位机能识别的数据并发送给下位机；用户输入单元，用于汉字输入、图片输入以及写字板输入，三种输入方式均是对文
字图片的处理；所述下位机模块用于主要完成对各个寄存器的配置、外设的初始化、系统时钟的配置、电流的过流检测、电机参数初始化和系统参数初始化；其中，功能子模块则能够实现坐标变换、SVPWM生成、位置检测及速度计算；其中，中断程序则是定时器触发，主中断程序中通过定时器实现电机的控制；其中，串口中断程序通过处理上位机的指令实现电机的单独运动以及舵机的动作。
[0007]更进一步地，所述控制算法模块包括初始化种群和选取变异概率；初始化种群用于确定算法的操作空间；选取变异概率用于对该空间内的个体进行最优化操作；初始化种群包括：算法中设定的种群大小是30，那么有蒙特卡洛序列产生的一组随机数A是一个30
×
1的矩阵，为了实现维数的扩展，首先将A矩阵转置，然后矩阵A乘以转置矩阵A
’
即可得到一个30
×
30的矩阵B如式（4
‑
6），B矩阵就是初始化的种群；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4
‑
6）选取变异概率包括：采用分段处理的方式，将所有适应度的个体按高低分为三个部分，然后针对每个部分选取一个变异概率进行变异操作；这种做法会在很大程度上保留种群中的优良个体而且又可以产生较好的个体；变异概率分段选取的公式如式（4
‑
7）：（4
‑
7）式中：pm1 = 0.6，pm2 = 0.05，pm3 = 0.001，Bestfi是种群中适应度最好个体的适应度值，fi是待变异的个体的适应度值，f31和f32分别是适应度值由高到低排在1/3、2/3处的个体的适应度值。
[0008]本专利技术的优点：本专利技术的写字机器人控制系统具备多种输入功能，可以通过输入法输入汉字；可以在PC端软件界面的书写区域，用鼠标进行写字或者画图来完成输入；可以通过外接写字板进行写字和画图来完成输入。PC端的控制软件能将输入的汉字或者图片转换成“0”，“1”编码传输给下位机，最终完成汉字的书写。下位机实现汉字书写的方式有两种：一种是参照打印机进行逐行扫描式的书写；另一种是根据设定的笔画规则，按照笔画顺序完成汉字的书写。
[0009]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0010]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0011]图1是本专利技术的控制器结构框图；图2是本专利技术的系统硬件接口示意图；图3是本专利技术的控制流程图；图4是本专利技术的写字板输入图；图5是本专利技术的取字模界面图；图6是本专利技术的主程序流程图。
具体实施方式
[0012]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0013]参考图1至图6，一种写字机器人控制系统，包括：硬件控制模块，用于写字机器人的硬件控制；软件控制模块，用于写字机器人软件控制；控制算法模块，用于写字机器人算法控制。
[0014]本专利技术的写字机器人控制系统具备多种输入功能，可以通过输入法输入汉字；可以在PC端软件界面的书写区域，用鼠标进行写字或者画图来完成输入；可以通过外接写字板进行写字和画图来完成输入。PC端的控制软件能将输入的汉字或者图片转换成“0”，“1”编码传输给下位机，最终完成汉字的书写。下位机实现汉字书写的方式有两种：一种是参照打印机进行逐行扫描式的书写；另一种是根据设定的笔画规则，按照笔画顺序完成汉字的书写。
[0015]硬件控制模块包括：控制机构，采用英飞凌XMC4500永磁同步电机控制器，XMC4500微控制器由上层的控制板和下层的功率板组成；控制板由XMC4500主控芯片和周边的辅助电路构成，功率板通过功率信号接口与控制板连接，控制板包含电源输入、辅助电源产生、电机驱动与电流采样模块，具有过压、欠压、过流的报警和保护功能；控制器的结构框图如图1所示。
[0016]执行机构，包括永磁同步电机、角度舵机；所述永磁同步电机为两个，两个永磁同步电机分别控制X轴和Y轴，在系统的运行过程中，两个电机将相互配合来完成任务；作为整个系统重要的执行机构，永磁同步电机运行的稳定性是整个系统完成任务的关键。两个永磁同步电机分别控制X轴和Y轴，在系统的运行过程中，两个电机将相互配合来完成任务。用永磁同步电机是由两根线连接值控制器，一根是电源线，一根是编码线。电源线是与控制器的功率板连接，主要将功率板的输出输送给电机；编码线是与控制板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种写字机器人控制系统，其特征在于，包括：硬件控制模块，用于写字机器人的硬件控制；软件控制模块，用于写字机器人软件控制；控制算法模块，用于写字机器人算法控制。2.根据权利要求1所述的写字机器人控制系统，其特征在于，所述硬件控制模块包括：控制机构，采用英飞凌XMC4500永磁同步电机控制器，XMC4500微控制器由上层的控制板和下层的功率板组成；控制板由XMC4500主控芯片和周边的辅助电路构成，功率板通过功率信号接口与控制板连接，控制板包含电源输入、辅助电源产生、电机驱动与电流采样模块，具有过压、欠压、过流的报警和保护功能；执行机构，包括永磁同步电机、角度舵机；所述永磁同步电机为两个，两个永磁同步电机分别控制X轴和Y轴，在系统的运行过程中，两个电机将相互配合来完成任务；所述角度舵机用于控制写字笔的上抬与下落；通信电路，用于实现上位机和下位机的通信。3.根据权利要求1所述的写字机器人控制系统，其特征在于，所述软件控制模块包括写字方案模块、上位机模块、下位机模块；所述写字方案模块包括：汉字笔画方式设计单元，用于按笔画结合手写板实现的输入方式；取字模方式设计单元，用于通过识别二进制点阵的方法来完成写字任务，一个汉字的点阵是36
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36的矩阵，每一个点走的距离为1mm，也就是一个笔尖的宽度；文字图片方式设计单元，用于将用户要写的文字转化成图片格式，然后将图片二值化，从而取得整张图片的二进制矩阵，然后将这个矩阵发送给下位机进行处理，接下来的电机控制策略与第一种方式一样逐行扫描；所述位机平台设计模块包括：参数设置单元，用于选择正确的串口、波特率、数据位；控制面板单元，用于设置电机复位转速、手动控制电机以及电机实时转速控制；解析面板单元，用于取字模的操作，然后解析字模生成二进制点阵，最后发送给下位机；主要实现对所要写的字进行解析，生成下位机能识别的数据并发送给下位机...

【专利技术属性】
技术研发人员：余荣川，王晓亮，武高冲，谢永盛，唐小平，吴雨生，周君霖，吴盛，
申请(专利权)人：广西科技师范学院，
类型：发明
国别省市：