一种异构芯片的视驱控一体化控制系统技术方案

一种异构芯片的视驱控一体化控制系统，视驱控一体化控制系统在所述异构芯片内完成，所述视驱控一体化控制系统包括片内FPGA、CPU

【技术实现步骤摘要】
一种异构芯片的视驱控一体化控制系统


[0001]本专利技术是智能机器人
，更具体地涉及一种异构芯片的视驱控一体化控制系统。

技术介绍

[0002]目前，在全世界的制造业中，工业机器人已经起到了越来越重要的作用。为使机器人能够胜任更加复杂的工作，机器人不仅要具备良好的控制系统，还需能够感知环境的变化。视觉伺服控制系统是基于视觉信息的反馈控制，使机器人能够实时调整位姿，实现精确的跟踪或定位。与传统机器人控制相比，具有更明显的优点：更高的灵活性、更高的精度，并且使机器人向智能化和自主作业成为可能。
[0003]从近年视觉伺服研究的发展可以看到，视觉伺服仍有很多问题没有解决。实时性、稳定性、精确性都是机器人视觉伺服系统难以解决的重要问题，而机器人视觉技术的发展还是主要依靠PC技术，并与数据采集等其他控制和测量的集成。工业机器人视觉伺服系统大多采用机器人控制器、视觉控制器、伺服驱动分布式架构构成，存在体积大、可靠性差、电控系统复杂、生产成本高等问题。随着加工制造业的发展，对于机器人视觉产品需求的逐渐增多，针对机器人应用需要一个高度整合和优化的嵌入式控制系统，使视觉、运动控制和驱动控制高度融合在一起。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对
技术介绍
中的缺陷，提出一种异构芯片的视驱控一体化控制系统。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种异构芯片的视驱控一体化控制系统，视驱控一体化控制系统在所述异构芯片内完成，所述视驱控一体化控制系统包括片内FPGA、CPU/>‑
A核、CPU
‑
R核、第一连接模块、第二连接模块以及第三连接模块；
[0006]所述片内FPGA用于获取外部图像与驱动机器人运作，所述片内FPGA通过第一连接模块与CPU
‑
A核实现电联接；
[0007]所述CPU
‑
A核用于根据所述片内FPGA所发送的数据确定机器人的目标位姿，所述CPU
‑
A核通过第二连接模块与CPU
‑
R核实现电联接；
[0008]所述CPU
‑
R核用于控制机器人各关节动作，实现机器人目标位姿到达，所述CPU
‑
R核通过第三连接模块与片内FPGA实现电联接。
[0009]优选的，所述片内FPGA包括：图像信号处理模块、关节电流闭环模块、关节数据采集模块以及动力学矩阵加速模块；
[0010]所述图像信号处理模块的输出端与第一连接模块电的输入端电联接；
[0011]所述关节电流闭环模块的输入端与第三连接模块的输出端电联接；
[0012]节数据采集模块的输出端分别与第三连接模块和所述关节电流闭环模块的输入端电联接；
[0013]所述动力学矩阵加速模块的输入端与输出端均与所述第三连接模块电联接。
[0014]优选的，所述CPU
‑
A核包括：特征位姿估算模块和特征识别定位模块；
[0015]所述特征位姿估算模块的输出端与所述特征识别定位模块的输入端电联接；所述特征识别定位模块的输入端与所述第一连接模块的输出端电联接，所述特征位姿估算模块的输出端与所述第二连接模块的输入端电联接。
[0016]优选的，所述CPU
‑
R核包括：伺服运动规划模块、机器人运动学模块、机器人动力学模块与关节速度闭环模块；
[0017]所述伺服运动规划模块的输入端分别与所述第二连接模块、机器人运动学模块和机器人动力学模块的输出端电联接，所述伺服运动规划模块的输出端与机器人运动学模块的输入端电联接；
[0018]所述机器人运动学模块的输入端与所述第三连接模块的输出端电连接，所述机器人运动学模块的输出端分别与所述机器人动力学模块和关节速度闭环模块的输入端电联接；
[0019]所述机器人动力学模块的的输出端与输入端均与所述第三连接模块电联接，所述机器人动力学模块的输出端与所述关节速度闭环模块的输入端电联接；
[0020]所述关节速度闭环模块的输出端与输入端均与所述第三连接模块电联接。
[0021]优选的，所述第一连接模块包括：特征图像模块，所述特征图像模块的输入端与图像信号处理模块的输出端电联接，所述特征图像模块的输出端与所述特征识别定位模块电联接。
[0022]优选的，所述第二连接模块包括：机器人位姿补偿模块和机器人测量位姿模块；
[0023]所述机器人位姿补偿模块的输入端与所述特征识别定位模块的输出端电联接，所述机器人位姿补偿模块的输出端与所述伺服运动规划模块的输入端电联接；
[0024]所述机器人测量位姿模块的输入端与所述机器人运动学模块的输出端电联接。所述机器人测量位姿模块的输出端与所述特征位姿估算模块的输入端电联接。
[0025]优选的，所述第三连接模块包括动力学矩阵参数模块、电流控制参数模块和关节反馈数据模块；
[0026]所述动力学矩阵参数模块的输出端分别与所述机器人动力学模块和动力学矩阵加速模块的输入端电联接，所述动力学矩阵参数模块的输入端分别与所述机器人动力学模块和动力学矩阵加速模块的输出端电联接；
[0027]所述电流控制参数模的输入端与所述关节速度闭环模块的输出端电联接，所述电流控制参数模的输出端与关节电流闭环模块的输入端电联接；
[0028]所述关节反馈数据模块的输出端分别与机器人动力学模块和关节速度闭环模块的输入端电联接，所述关节反馈数据模块的输入端与所述关节数据采集模块的输出端电联接。
[0029]有益效果：1.对比现有视觉模块加运动控制模块加伺服驱动模块的集成解决方案，异构芯片的视驱控一体化控制系统采用单颗多核异构SoC芯片完成视觉反馈、运动控制、伺服驱动任务，具有更低成本、更小体积以及更高的数据带宽的平台优势。
[0030]2.对比现有视觉模块仅以图像特征进行特征搜索及识别，异构芯片的视驱控一体化控制系统一方面利用片内FPGA并行处理技术，对图像的特征轮廓进行预处理加速；另一
方面，利用CPU
‑
R核的机器人模型及位姿，在片内FPGA对相机观测图像上的特征位姿概率分布进行估计，对图像的特征位姿概率分布从高至低进行识别，进而提高识别速度及准确率，并结合视觉伺服运动控制，对机器人视觉伺服性能的提高。
[0031]3.异构芯片的视驱控一体化控制系统，创造性的利用片内FPGA对冗余的动力学矩阵运算进行高速并行处理，并协同CPU
‑
R核完成动力学参数及电流前馈参数运算，并补偿至运动规划和电流闭环控制中，从而提升系统的动态响应能力。同时，实现基于机器视觉位置误差的动态补偿。
附图说明
[0032]附图对本专利技术做进一步说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。
[0033]图1为本专利技术的数据流图；
[0034]图2为本专利技术的系统与机器人连接的示意图；
具体实施方式
[0035]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异构芯片的视驱控一体化控制系统，其特征在于：视驱控一体化控制系统在所述异构芯片内完成，所述视驱控一体化控制系统包括片内FPGA、CPU
‑
A核、CPU
‑
R核、第一连接模块、第二连接模块以及第三连接模块；所述片内FPGA用于获取外部图像与驱动机器人运作，所述片内FPGA通过第一连接模块与CPU
‑
A核实现电联接；所述CPU
‑
A核用于根据所述片内FPGA所发送的数据确定机器人的目标位姿，所述CPU
‑
A核通过第二连接模块与CPU
‑
R核实现电联接；所述CPU
‑
R核用于控制机器人各关节动作，实现机器人目标位姿到达，所述CPU
‑
R核通过第三连接模块与片内FPGA实现电联接。2.根据权利要求1所述一种异构芯片的视驱控一体化控制系统，其特征在于：所述片内FPGA包括：图像信号处理模块、关节电流闭环模块、关节数据采集模块以及动力学矩阵加速模块；所述图像信号处理模块的输出端与第一连接模块电的输入端电联接；所述关节电流闭环模块的输入端与第三连接模块的输出端电联接；节数据采集模块的输出端分别与第三连接模块和所述关节电流闭环模块的输入端电联接；所述动力学矩阵加速模块的输入端与输出端均与所述第三连接模块电联接。3.根据权利要求1所述一种异构芯片的视驱控一体化控制系统，其特征在于：所述CPU
‑
A核包括：特征位姿估算模块和特征识别定位模块；所述特征位姿估算模块的输出端与所述特征识别定位模块的输入端电联接；所述特征识别定位模块的输入端与所述第一连接模块的输出端电联接，所述特征位姿估算模块的输出端与所述第二连接模块的输入端电联接。4.根据权利要求1所述一种异构芯片的视驱控一体化控制系统，其特征在于：所述CPU
‑
R核包括：伺服运动规划模块、机器人运动学模块、机器人动力学模块与关节速度闭环模块；所述伺服运动规划模块的输入端分别与所述第二连接模...

【专利技术属性】
技术研发人员：招子安，高萌，周星，赵杰，欧道江，周伟娜，
申请(专利权)人：佛山冠湾智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：