【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制领域，具体是一种低延时主从控制系统。
技术介绍
1、智能化，精准化及微创化的治疗，是当下医疗机器人发展的方向，在进行微创化内脏器官疾病如肝癌，肺癌等的诊疗工作中，主从控制系统，能够让医生异地控制机械臂进行超声操作。
2、主从控制系统，能够解决医生异地操作，避免医生进行有辐射，有伤害的工作环境。
3、目前主从控制系统，主要分为2部分，主控制端设备，一般带有操作手柄，从执行端设备，一般为机械臂。
4、目前主从控制机械臂系统，一般采用昂贵的电机(ethercat驱动器，maxon驱动器)，以及单总线控制网络，其多个电机之间通讯延时比较长，从指令发出端，到电机执行端，需要经过很多步骤，每个步骤都会带来通讯延时。
技术实现思路
1、专利技术目的：提供一种低延时主从控制系统，以解决现有技术存在的上述问题。
2、技术方案：一种低延时主从控制系统，包括如下方法：
3、步骤1、医生操作控制端设备具有感知空间位置功能；
4、步骤2、控制端设备，通过usb或者ethernet接入pc设备；
5、步骤3、pc设备进行主从控制的映射关系计算，并通过ethernet连接到被控制端机械臂控制系统；
6、映射关系计算包括：taxis*trobot*tikp4＝tsensora；
7、trobot表示机械臂末端的位置；
8、trate表示映射比例系数；
9、ta
10、tsensora表示控制端设备的末端输入控制位置。
11、步骤4、控制端设备和机械臂系统之间，通过ethernet端口，采用dds(datadistribution service for real-time systems)实时通讯协议，进行上位机之间短数据报文交互，确保控制器之间低延时；
12、步骤5、被控制机械臂控制器采用xilinx的zynq的控制器，单芯片内具有fpga和arm两种控制器；
13、步骤6、arm控制器运行rtos操作系统，以及lwip网络通讯协议栈，实现rtps(real-time publish-subscribe)的dds协议，和pc端进行实时数据交互；
14、步骤7、arm控制器和fpga之间通过内存地址，进行数据交互；
15、步骤8、fpga控制器实现多路的rs485，can总线，以及pwm控制方式的电机控制网络，采用点到点的独立电机控制网络；避免电机轮询控制的不同步问题。
16、fpga具体实现功能方法如下：
17、fpga中创建一个bram的内存数据储存块；
18、实现多个控制rs485通讯硬件的io控制时序逻辑模块；
19、实现多个基于电机驱动器控制数据帧的urat读写通讯模块；
20、实现基于分时复用的bram内存数据与多个urat数据帧的读写通讯模块；
21、通过这些模块实现多路的rs485，can总线，以及pwm控制方式的电机控制网络，采用点到点的独立电机控制网络；避免电机轮询控制的不同步问题。
22、本专利技术的电机控制网络采用fpga，能够兼容多种电机通讯协议，机械臂使用电机兼容性比较强，对于低成本的电机驱动器，以及步进电机，都有很高的控制频率，较低的控制延时；
23、多路电机同时控制，能够有效避免电机控制的不同步问题，确保电机指令同时到达；
24、pc端和电机控制器端采用dds通讯协议，对于主从控制系统，实时性控制数据，快速到达，降低数据丢包率，具有很好效果。
25、通过使用本方法能够采用多种低成本电机，实现低延时的，同步电机控制，同时，通过高效的主操作端到被控制端之间的通讯协议，尽可能在主从控制每个环节降低通讯延时，实现低成本低延时的主从控制方法。
26、所述控制系统包括：
27、pc设备，进行主从控制的映射关系计算；
28、控制端设备，通过usb或者ethernet接入pc设备；
29、被控制端机械臂，内置控制系统，pc设备通过ethernet连接到被控制端机械臂的控制系统中，所述被控制端机械臂的控制器采用xilinx的zynq的控制器，单芯片内具有fpga和arm控制器。
30、有益效果：本专利技术公开了一种低延时主从控制系统，本专利技术的电机控制网络采用fpga，能够兼容多种电机通讯协议，机械臂使用电机兼容性比较强，对于低成本的电机驱动器，以及步进电机，都有很高的控制频率，较低的控制延时；
31、多路电机同时控制，能够有效避免电机控制的不同步问题，确保电机指令同时到达；
32、pc端和电机控制器端采用dds通讯协议，对于主从控制系统，实时性控制数据，快速到达，降低数据丢包率，具有很好效果。
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1.一种低延时主从控制系统，其特征在于，包括如下方法：
2.根据权利要求1所述的一种低延时主从控制系统，其特征是，所述映射关系计算过程包括：Taxis*Trobot*TIKp4＝TsensorA；
3.根据权利要求1所述的一种低延时主从控制系统，其特征是，包括：
【技术特征摘要】
1.一种低延时主从控制系统，其特征在于，包括如下方法：
2.根据权利要求1所述的一种低延时主从控制系统，其特征是，所述映射关系计算过...
【专利技术属性】
技术研发人员：匡铭，王伟，李铭德，陈鹏，陈奎，范培华，张博，
申请(专利权)人：中山大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：
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