一种机器人用多模态舵机电子控制板及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人用多模态舵机电子控制板及其控制方法，由主控制器、通讯总线、目标位置输出模块、位置检测比较输出模块、PWM驱动及功率放大模块、MOS管H桥和电流/电压采样模块组成，所述主控制器接收从通讯总线发来的控制命令，根据命令要求的旋转角度，通过目标位置输出模块，将角度值转变为对应的电压模拟量，所述电压模拟量作为位置检测比较输出模块的输入，所述主控制器根据位置检测比较输出模块的输出值，判断电动机的选择方向，本发明专利技术能够实时监测判断旋转电位器的输出值，实现舵机位置的精确定位，大大提高了定位精度，同时降低了算法的复杂程度，提高了控制的响应速度，控制更加方便、快捷，扩大了舵机的效能和应用环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人，尤其涉及一种机器人用多模态舵机电子控制板及其控制方法。

技术介绍

1、现有技术的舵机内部由直流电动机、变速齿轮组、可调电位器、电子控制板组成。其中，电子控制板作为舵机的核心，决定了舵机的控制精度和运行模式。高速转动的直流电动机提供了原始动力，带动变速（减速）齿轮组，使之产生高扭力输出，齿轮组的变速比越大，舵机输出扭力也越大，但输出转速越低。根据电子控制板对直流电机的控制模式，舵机可分为模拟舵机和数字舵机两类，二者内部结构和基本工作原理相同。减速齿轮组由马达驱动，其输出端带动一个线性比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为对应的比例电压反馈给控制电路，控制线路板将反馈电压与输入的控制脉冲信号进行比较，产生纠正脉冲，并驱动直流电机正向或反向转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于零，从而达到使舵机精确定位的目的。

2、舵机一般具有三条控制线，分别为电源线、地线、控制线。电源线与地线用于提供内部直流马达及控制电路所需的能源，电压范围通常为4v-7v之间。控制线输入pwm信号，用以控制直流电机的运转速度。pwm控本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种机器人用多模态舵机电子控制板，其特征在于，由主控制器、通讯总线、目标位置输出模块、位置检测比较输出模块、PWM驱动及功率放大模块、MOS管H桥和电流/电压采样模块组成，所述主控制器接收从通讯总线发来的控制命令，根据命令要求的旋转角度，通过目标位置输出模块，将角度值转变为对应的电压模拟量，所述电压模拟量作为位置检测比较输出模块的输入，所述主控制器根据位置检测比较输出模块的输出值，判断电动机的选择方向，所述主控制器输出PWM信号，PWM信号经过PWM驱动及功率放大模块后，使MOS管H桥的相应桥臂导通或关断，当电动机旋转到目标位置后，位置检测比较输出模块的输出发生改变，主控制器关闭PW...

【技术特征摘要】

1.一种机器人用多模态舵机电子控制板，其特征在于，由主控制器、通讯总线、目标位置输出模块、位置检测比较输出模块、pwm驱动及功率放大模块、mos管h桥和电流/电压采样模块组成，所述主控制器接收从通讯总线发来的控制命令，根据命令要求的旋转角度，通过目标位置输出模块，将角度值转变为对应的电压模拟量，所述电压模拟量作为位置检测比较输出模块的输入，所述主控制器根据位置检测比较输出模块的输出值，判断电动机的选择方向，所述主控制器输出pwm信号，pwm信号经过pwm驱动及功率放大模块后，使mos管h桥的相应桥臂导通或关断，当电动机旋转到目标位置后，位置检测比较输出模块的输出发生改变，主控制器关闭pwm信号输出，电动机停止转动，在电动机转动过程中，电流/电压采样模块实时对电流和电压进行采样，以实现恒功率或者恒转矩控制。

2.根据权利要求1所述的一种机器人用多模态舵机电子控制板，其特征在于，所述机器人用多模态舵机电子控制板的电路结构为：包括线性电源转换芯片u1，比较器u2，比较器u3，双向模拟开关u4，微控制器u5，共射双三极管模块u6，电流检测放大器u7，p型mos管q1和q2，n型mos管q3和q4，旋转电位器p1，舵机输入线接口p2和p4，编程接口p3；

3.根据权利要求2所述的一种机器人用多模态舵机电子控制板，其特征在于，q1、q2、q3、q4构成h桥变换电路，q1、q2起电动机正反转切换开关的作用，q3、q4的驱动波形为pwm，用于电动机转速的调节，当电机正转时，q1的vgs为高电平，q1截止；q2的vgs为低电平，q2导通；q3的vgs为低电平，q3截止；q4的vgs为高电平，q4导通；当q1、q2的vgs为高电平，当q3、q4的vgs为低电平，q1、q2、q3、q4全部截止，直流电动机停转；当电机反转时，q1的vgs为低电平，q1导通；q2的vgs为高电平，q2截止；q3的vgs为高电平时，q3导通；q4的vgs为低电平，q4截止。

4.根据权利要求3所述的一种机器人用多模态舵机电子控制板，其特征在于，采用三线制输入方式，分别为电源线、地线、控制线，所述控制线为通讯输入线，采用串行单总线数字控制信号，控制方式为每个舵机分配id号后，总线上最多可以挂接253个舵机，采用双向模拟开关ch443k作为信号选择器件，vin为电源输入端，gnd为电源地，bus为控制信号输入，在多个舵机应用场合，可以通过p2或p4进行级联，tx3、rx3分别为微控制器u5串口3的发送端和接收端，电阻r3起电平兼容限流和消抖去振铃作用，当ch443k的sel端为低电平时，ch0通道被选通，总线传输数据可以被微控制器接收；当sel为高电平时，ch1通道被选通，微控制器可以将数据发送到通讯总线。

5.根据权利要求4所述的一种机器人用多模态舵机电子控制板，其特征在于，数据帧格式中，帧头固定为0xfe，id取值范围为0x00-0xfd，0x00为特殊处理标志，id为需要单独控制的舵机id编号时，取值范围为0x01-0xfd，命令字节依据不同的操作而定，数据字节依据命令的不同代表不同的含义，如设定旋转角度命令，数据字节包括角度设定值和旋转速度值，校验由两个字节组成，为帧头、id、命令、数据等字节的异或和，然后分别取高4位和低4位，如计算得到的异或和为0x2c，则校验字节为0x20、0x0c，当微控制器串口接收到数据后，进行帧头判定、校验计算和id匹配，当上述三个条件都满足时，才认为接收到了有效数据帧，为了实现一个命令控制多个舵机同步运行，当命令中的id号为0x00时，微处理器将或略id匹配，此时，挂接在通讯总线上的舵机将...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤彪，张其，尹利，
申请(专利权)人：保定卡雷尔机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：