本发明专利技术公开一种两栖机器人电机控制装置，所述控制装置通过总线模块与主控计算机连接，所述该控制装置以ＡＲＭ微处理器为控制核心，ＡＲＭ微处理器通过第一隔离器与ＣＡＮ收发器连接、第二隔离器与ＲＳ４８５收发器连接，ＣＡＮ总线与ＣＡＮ收发器连接，ＲＳ－４８５总线与ＲＳ４８５收发器连接；ＡＲＭ微处理器Ｉ／Ｏ端直接通过第一、第二电机驱动器接至第一、第二电机；ＡＲＭ微处理器通过数／模输出转换模块与第一、第二电机驱动器连接；第一电机通过旋转电位计与ＡＲＭ微处理器连接，第二电机通过旋转变压器与解码芯片模块连接。本装置接口通用性好，易更换；体积小布置灵活，易于安装；结构清楚，调试方便，成本低，可靠性高，并可实现故障诊断。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下机器人电机控制技术，具体说是提供一个通用的、分布式的轮桨 腿一体化两栖机器人电机控制装置。
技术介绍
轮桨腿一体化两栖机器人是一种既可以在陆地、滩涂、海底爬行，又可以在极浅水 海域浮游的特种机器人，能够在普通陆地爬行机器人和水下浮游机器人无法进入的极浅 水、碎浪带和海滩区域考察作业。这种两栖机器人巧妙地将水下机器人最常用的螺旋桨推 进器与陆地爬行机器人的驱动轮和爬行腿结合为一体，实现了多种运动模式自动切换，从 而增强了这种机器人的作业能力。轮桨腿一体化两栖机器人是一种仿生机器人，具有浮游、 六足爬行和四足爬行等运动模式，其上的电机较多，传统的机器人控制系统对各台电机采 用集中式控制，这种控制方式过分依赖主控计算机和电机集中控制板，一旦主控计算机或 电机集中控制板发生故障，整个两栖机器人就会无法运行，陷入瘫痪。机器人控制系统的可 靠性降低，同时也不利于系统的装配、调试、故障检测与排除以及系统的维护、维修与保养。 由于主控计算机以及电机集中控制板上的资源是有限的，很难随意的增加设备，系统的可 扩展性差。随着电子技术、通信技术的发展，两栖机器人所搭载的传感器越来越多，完成的 使命也日趋复杂，传统的集中式电机控制方式无法满足两栖机器人控制系统发展的需求。
技术实现思路
为了克服上述不足，专利技术的目的是提供一种模块化、接口简单且独立性强、可扩展 性强、安全性高、工作效率高、可靠性高的轮桨腿一体化两栖机器人电机控制装置。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种两栖机器人电机控制装置， 所述控制装置通过总线模块与主控计算机连接，所述该控制装置以ARM微处理器为控制核 心，ARM微处理器通过第一隔离器与CAN收发器连接、第二隔离器与RS485收发器连接，CAN 总线与CAN收发器连接，RS-485总线与RS485收发器连接；ARM微处理器I/O端直接通过第 一、第二电机驱动器接至第一、第二电机;ARM微处理器通过数/模输出转换模块与第一、第 二电机驱动器连接，所述第一、第二电机驱动器输出控制信号至第一、第二电机；所述第一、 第二电机通过第一、第二电机驱动器与模/数输入转换模块连接，所述模/数输入转换模块 与ARM微处理器连接；ARM微处理器通过解码芯片模块与旋转变压器连接，且ARM微处理器 与旋转电位计连接；第一电机通过旋转电位计与ARM微处理器连接，第二电机通过旋转变 压器与解码芯片模块连接。控制装置通过解码芯片模块采集旋转变压器信号，通过模/数输入转换模块采集 电机的角度、电流及转速信号，通过ARM微处理器对电机进行闭环/定位控制。所述控制装置主程序流程为先执行初始化，启动通信接收任务、通信发送任务和电机控制任务，然后处于循环状态；在循环中等待通信任务通过邮箱传递的指令消息，判断指令消息类型，并对数据 进行分析处理后，再通过消息邮箱触发相关任务；处理完成指令消息后，程序返回，判定是否结束？若为否，则等待下一个指令消息；若为是，则结束程序。本专利技术与现有技术相比，更具有如下优点1.灵活布置，易于安装，提高了两栖机器人结构上空间的利用，减少了连线的长 度，减轻了两栖机器人的重量，同时也减少故障的发生。由于电机控制装置为一个相对独立 的智能模块，体积小，布置灵活，提高了两栖机器人整体的利用空间。2.易更换和调试方便，减少工作量。两栖机器人上使用的电机较多，电机的控制方 式相同，由于采用相同的控制装置，因此节省大量的开发时间和工作量，同时若哪个控制装 置出现故障，不影响其它控制装置，直接更换一个即可。3.通用性好，降低成本。由于电机控制装置相同，可以批量的进行采购、加工，因此 节约成本。4.通信接口灵活选择，适应性强。该装置既有CAN总线接口模块又有RS-485总线 接口模块，使用时可根据接口需要，将通信线接到所使用的总线端子上。5.可实现故障诊断，容易定位哪个节点或电机出现故障，由于该控制装置采用 ARM微处理器作为核心控制器，因此通过检测电机驱动装置上的信号，可以判断出哪个电机 或节点出现故障，节省了排除故障的时间。6.可独立使用也可组成分布式网络控制。该装置由于采用CAN总线和RS-485总 线接口，因此该装置可根据需要单独使用或多个使用而组成分布式控制网络。7.系统工作效率高，把主控计算机的工作分配到节点执行。通过总线把计算机主 机的集中式控制任务分散到控制装置上执行，大大减轻了主控计算机的任务，提高了系统 效率。附图说明图1-1为两栖机器人电机控制装置整体结构图；图1-2为两栖机器人电机控制装置整体电路原理图；图2-1为两栖机器人电机控制装置主程序流程图；图2-2为两栖机器人电机控制装置通信接收任务流程图；图2-3为两栖机器人电机控制装置通信发送任务流程图；图2-4为两栖机器人电机控制装置电机控制任务流程图；图3为两栖机器人电机控制装置中断处理程序流程图；图4为两栖机器人电机控制装置网络应用扩展示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1-1所示，一种轮桨腿一体化两栖机器人电机控制装置，所述控制装置通过总线模块与主控计算机连接，接收主控计算机发送的通信命令，所述该控制装置以ARM微 处理器为控制核心(ARM微处理器采用ARM7系)；ARM微处理器通过第一隔离器与CAN收发器连接、第二隔离器与RS485收发器连 接，CAN总线与CAN收发器连接，RS-485总线与RS485收发器连接；ARM微处理器I/O端直接通过第一、第二电机驱动器接至第一、第二电机；ARM微处理器通过数/模输出转换模块与第一、第二电机驱动器连接，所述第一、 第二电机驱动器输出控制信号至第一、第二电机，输出两路电机的控制信号；所述第一、第 二电机通过第一、第二电机驱动器与模/数输入转换模块连接，所述模/数输入转换模块与 ARM微处理器连接；ARM微处理器通过解码芯片模块与旋转变压器连接，且ARM微处理器与旋转电位 计连接；第一电机通过旋转电位计与ARM微处理器连接，第二电机通过旋转变压器与解码 芯片模块连接。控制装置采集各个电机驱动装置的信息及传感器的信息，这些命令和信息 经过ARM微处理器处理后，实现对各个电机的控制。所述总线模块有两种类型，一种为CAN 总线，另一种为两线制RS-485总线，两种方式通过接线端子进行选择，总线模块选择其中 一种类型。ARM微处理器通过模拟量输入接口模块采集电机转速、电流等信息，ARM微处理 器的A/D接口通过采集旋转电位计的输出值，采集第一电机的位置信息。ARM微处理器通过 解码芯片模块与旋转变压器相连，采集与旋转变压器相连的第二电机输出轴的转速及位置 fn息o如图1-2所示，所述控制装置通过CAN总线和RS-485总线与外部主控计算机实现 信息交换。CAN总线通过CAN收发器U9-2，经第一隔离器隔离后与ARM微处理器U1的CAN 管脚相连；RS-485总线通过RS-485收发器U10-4经第二隔离器隔离后与ARM微处理器U1 的UART0管脚相连。该控制装置是以ARM微处理器U1为核心，通过I2C管脚与数/模输出 转换模块U3相连，其输出两路0 5V的模拟电压信号至第一、第二电机驱动器来控制第 一、第二电机的转速，ARM微处理器U1通过I/O管线来控制第一、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两栖机器人电机控制装置，所述控制装置通过总线模块与主控计算机连接，其特征在于：所述该控制装置以ＡＲＭ微处理器为控制核心，ＡＲＭ微处理器通过第一隔离器与ＣＡＮ收发器连接、第二隔离器与ＲＳ４８５收发器连接，ＣＡＮ总线与ＣＡＮ收发器连接，ＲＳ－４８５总线与ＲＳ４８５收发器连接；ＡＲＭ微处理器Ｉ／Ｏ端直接通过第一、第二电机驱动器接至第一、第二电机；ＡＲＭ微处理器通过数／模输出转换模块与第一、第二电机驱动器连接，所述第一、第二电机驱动器输出控制信号至第一、第二电机；所述第一、第二电机通过第一、第二电机驱动器与模／数输入转换模块连接，所述模／数输入转换模块与ＡＲＭ微处理器连接；ＡＲＭ微处理器通过解码芯片模块与旋转变压器连接，且ＡＲＭ微处理器与旋转电位计连接；第一电机通过旋转电位计与ＡＲＭ微处理器连接，第二电机通过旋转变压器与解码芯片模块连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭威，余元林，俞建成，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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