机器人关节控制系统、方法、工控机、存储介质技术方案

本申请涉及一种机器人关节控制系统、方法、工控机、存储介质。所述系统包括：工控机用于获取机器人控制指令，并根据机器人控制指令得到每一个关节的运动参数；根据每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型生成每一个关节的电机驱动数据，电机驱动数据用于表征关节对应的驱动电机的工作参数；最后将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器。关节执行器，用于接收对应关节的电机驱动数据，并将电机驱动数据转换为电机驱动信号。本系统能够将机器人底层电流环及以上的环路控制代码上移至工控机内，使工控机直接传输对关节驱动电机的驱动数据，提高过程数据交互效率以提高手术机器人整机性能。以提高手术机器人整机性能。以提高手术机器人整机性能。

【技术实现步骤摘要】
机器人关节控制系统、方法、工控机、存储介质


[0001]本申请涉及计算机
，特别是涉及一种机器人关节控制系统、方法、工控机、存储介质。

技术介绍

[0002]机器人多关节协作运动的同步性能取决于各关节之间的数据交互及协同任务执行的实时性。传统机器人关节控制系统软硬件是分布式架构，即工控机负责运动控制相关，关节的执行控制分布在各关节内的执行器内完成，同时各关节电机驱动器收集到的传感器数据及过程电机控制数据再通过总线上传至工控机中，在工控机内部把收集到的各关节数据经过一系列的运算，最后得到各关节的执行器的控制指令，再通过总线或其它方式向各关节下发控制指令，完成对机器人关节控制的目标。
[0003]机器人关节电机的控制程序分布在各关节电机驱动器内，当各关节数据需要交互时，会先通过总线上传至工控机内处理，然后再次通过总线下发给各关节电机驱动器内执行。这种架构数据传递效率降低，实时性降低，而实时性的好坏直接决定机器人控制的性能。并且各关节的控制程序过程数据量大，占用总线资源较多，也会影响控制的实时性。
[0004]目前的机器人多关节协作运动，存在数据传递效率较低的问题，影响机器人控制的实时性。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高机器人关节控制数据传递效率的机器人关节控制系统、方法、工控机、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0006]第一方面，本申请提供了一种机器人关节控制系统，机器人关节控制系统包括工控机和机器人，机器人包括至少一个关节、以及与每一个关节一一对应的关节执行器，每一个关节执行器对应配置一个用于控制对应关节运动的驱动电机；
[0007]工控机，用于获取机器人控制指令，并根据机器人控制指令得到每一个关节的运动参数，机器人控制指令用于指示机器人执行预设操作；
[0008]工控机，还用于根据每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型生成每一个关节的电机驱动数据，电机驱动数据用于表征关节对应的驱动电机的工作参数；
[0009]工控机，还用于将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器；
[0010]关节执行器，用于接收对应关节的电机驱动数据，并将电机驱动数据转换为电机驱动信号，电机驱动信号用于控制对应的驱动电机工作。
[0011]在其中一个实施例中，关节执行器，还用于获取对应关节的传感器数据，并将传感器数据传输至工控机，传感器数据用于表征对应关节的工作状态。
[0012]在其中一个实施例中，工控机包括机器人控制算法模块；
[0013]机器人控制算法模块，用于调用预设的机器人控制算法，根据机器人控制指令和每一个关节的传感器数据，得到每一个关节的运动参数。
[0014]在其中一个实施例中，工控机包括至少一个关节控制模块，关节控制模块与关节执行器一一对应；
[0015]关节控制模块，用于获取对应关节的传感器数据、对应关节的运动参数和对应关节的驱动电机类型，并调用预设的电机控制算法，根据对应关节的传感器数据、对应关节的运动参数和对应关节的驱动电机类型，得到对应关节的电机驱动数据。
[0016]在其中一个实施例中，工控机还包括主站端接口模块；
[0017]主站端接口模块，用于确定每一个电机驱动数据对应的关节执行器，将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器；
[0018]主站端接口模块，还用于接收每一个关节执行器传输的传感器数据，并将每一个传感器数据分别传输至对应的关节控制模块。
[0019]在其中一个实施例中，关节执行器包括从站端接口模块和驱动模块；
[0020]从站端接口模块，用于接收主站端接口模块传输的电机驱动数据，将电机驱动数据转换为电机驱动信号，并将电机驱动信号传输至驱动模块；
[0021]驱动模块，用于根据电机驱动信号控制关节执行器的对应驱动电机工作。
[0022]在其中一个实施例中，关节执行器还包括信号处理模块，信号处理模块配置有至少一个传感器接口；
[0023]信号处理模块，用于通过至少一个传感器接口获取关节执行器对应关节的传感器数据，并将对应关节的传感器数据传输至从站端接口模块；
[0024]从站端接口模块，还用于将对应关节的传感器数据传输至工控机的主站端接口模块。
[0025]在其中一个实施例中，驱动模块包括安全保护模块，信号处理模块还配置有至少一个输入输出接口；
[0026]信号处理模块，还用于通过至少一个输入输出接口获取关节执行器对应关节的安全监测数据；
[0027]安全保护模块，用于根据关节执行器对应关节的安全监测数据，控制关节执行器的对应驱动电机工作。
[0028]第二方面，本申请还提供了一种机器人关节控制方法，应用于一种机器人关节控制系统中的工控机，机器人关节控制系统包括工控机和机器人，机器人包括至少一个关节、以及与每一个关节一一对应的关节执行器，每一个关节执行器对应配置一个用于控制对应关节运动的驱动电机，方法包括：
[0029]获取机器人控制指令，并根据机器人控制指令得到每一个关节的运动参数，机器人控制指令用于指示机器人执行预设操作；
[0030]根据每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型生成每一个关节的电机驱动数据，电机驱动数据用于表征关节对应的驱动电机的工作参数；
[0031]将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器；电机驱动数据用于指示各关节执行器对应的驱动电机工作。
[0032]在其中一个实施例中，根据机器人控制指令得到每一个关节的运动参数，包括：
[0033]接收每一个关节执行器传输的传感器数据，传感器数据用于表征对应关节的工作状态；
[0034]调用预设的机器人控制算法，根据机器人控制指令和每一个关节的传感器数据，得到每一个关节的运动参数。
[0035]在其中一个实施例中，根据每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型生成每一个关节的电机驱动数据，包括：
[0036]调用预设的电机控制算法，根据每一个关节的传感器数据、每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型，得到每一个关节的电机驱动数据。
[0037]第三方面，本申请还提供了一种工控机。所述工控机包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0038]获取机器人控制指令，并根据机器人控制指令得到每一个关节的运动参数，机器人控制指令用于指示机器人执行预设操作；
[0039]根据每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型生成每一个关节的电机驱动数据，电机驱动数据用于表征关节对应的驱动电机的工作参数；
[0040]将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器；电机驱动数据用于指示各关节执行器对应的驱动电机工作。
[0041]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节控制系统，其特征在于，所述机器人关节控制系统包括工控机和机器人，所述机器人包括至少一个关节、以及与每一个关节一一对应的关节执行器，每一个关节执行器对应配置一个用于控制对应关节运动的驱动电机；所述工控机，用于获取机器人控制指令，并根据所述机器人控制指令得到每一个关节的运动参数，所述机器人控制指令用于指示所述机器人执行预设操作；所述工控机，还用于根据每一个关节的运动参数和每一个关节的驱动电机类型生成每一个关节的电机驱动数据，所述电机驱动数据用于表征关节对应的驱动电机的工作参数；所述工控机，还用于将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器；关节执行器，用于接收对应关节的电机驱动数据，并将电机驱动数据转换为电机驱动信号，所述电机驱动信号用于控制对应的驱动电机工作。2.根据权利要求1所述的机器人关节控制系统，其特征在于，所述关节执行器，还用于获取对应关节的传感器数据，并将所述传感器数据传输至所述工控机，所述传感器数据用于表征对应关节的工作状态。3.根据权利要求1所述的机器人关节控制系统，其特征在于，所述工控机包括机器人控制算法模块；所述机器人控制算法模块，用于调用预设的机器人控制算法，根据所述机器人控制指令和每一个关节的传感器数据，得到每一个关节的运动参数。4.根据权利要求1所述的机器人关节控制系统，其特征在于，所述工控机包括至少一个关节控制模块，关节控制模块与所述关节执行器一一对应；关节控制模块，用于获取对应关节的传感器数据、对应关节的运动参数和对应关节的驱动电机类型，并调用预设的电机控制算法，根据对应关节的传感器数据、对应关节的运动参数和对应关节的驱动电机类型，得到对应关节的电机驱动数据。5.根据权利要求1所述的机器人关节控制系统，其特征在于，所述工控机还包括主站端接口模块；所述主站端接口模块，用于确定每一个电机驱动数据对应的关节执行器，将每一个电机驱动数据分别传输至对应的关节执行器；所述主站端接口模块，还用于接收每一个关节执行器传输的传感器数据，并将每一个传感器数据分别传输至对应的关节控制模块。6.根据权利要求5所述的机器人关节控制系统，其特征在于，所述关节执行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：