一种三足机器人系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种分布控制式模块化三足机器人，其包括多个用于执行动作的运动功能模块、用于协调各个功能模块工作的协同功能模块和用于供电管理的电源功能模块；多个运动功能模块、协同功能模块和电源功能模块相互连接拼装成一三足机器人结构；协同功能模块按预定的频率持续产生同步指令，并将该同步指令传输给各个运动功能模块，每一个运动功能模块根据接收到的同步指令控制自身执行相应的运动操作。本实用新型专利技术将机器人系统按多智能分布控制方式进行模块分解，每个模块均包含独立的智能控制单元，具有一定的自治能力，能够通过适当的通讯方式进行信息交互，实现模块间的协同合作与竞争。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机器人系统，尤其涉及的是一种分布控制式模块 化三足机器人系统。
技术介绍
作为一种具有高度灵活性的柔性自动化机电设备，机器人在现代化工 农业生产和人类日常生活中得到了越来越广泛的应用。通过编程和配置， 机器人能够完成不同的任务、适应不同的需求。近年来，在机器人领域出 现了多种形式的模块化机器人。通过模块化，对机器人系统进行分解，形 成一 系列具有适当粒度规模的功能单元，从而提高了机器人的可重用性和 可移植性。但是，目前模块化机器人技术仍存在一些问题，例如对控制系 统的组织关系和总体架构有较大的限制，用户二次开发的难度较大，模块 间通讯交互较为简单原始等。因此可见，现有技术存在一定缺陷，需要进行进一步地改进。
技术实现思路
为了克服现有机器人系统通用性差、扩展难度大等不足，本技术 提供了一种三足机器人系统，其组装方便、通用性强、成本低、易于二次 开发和功能扩展。本技术的技术方案如下本技术提供了一种三足机器人系统，所述机器人系统包括多个 用于执行动作的运动功能模块、用于协调各个功能模块之间工作的协同功5能模块；所述每一功能模块的两端均设置有用于与其它功能模块相连的电气接 口、通讯接口和机械接口；所述多个执行功能模块和协同功能模块通过所 述电气接口、通讯接口和机械接口互相连接，并拼装成一三足机器人结构；在所述每一个功能模块中还设置有一用于控制自身模块工作的控制单 元，所述协同功能模块利用自身的控制单元按预定的频率持续产生同步控 制指令，并将该同步控制指令通过与所述通讯接口相连的通讯总线传输给 各个运动功能模块，每一个运动功能模块利用自身的控制单元根据接收到 的同步指令控制自身按相应的运动数据执行运动操作。其中，所述三足机器人系统还包括用于供电的电源功能模块，此功 能模块通过其上设置的电气接口 、通讯接口和机械接口与系统中其它各个 功能模块相连，此功能模块用于对电源的输出进行稳压滤波后，输出给系 统中其它各个功能模块，同时，此功能模块还用于实时监测电源电压和电 流，当电流过大或电压不足时，通过通讯总线通知系统中其它各个功能模 块。其中，所述三足机器人系统还包括用于感知外部环境的认知功能模 块，该功能模块通过其上设置的电气接口、通讯接口和机械接口与系统中 其他各个功能模块相连，该功能模块中设置有多组用于获知所述三足机器 人系统相对于外部环境的各种状态信息的传感单元，此多组传感单元的输 出端通过自身功能模块的通讯接口连接所述通讯总线。其中，所述每一个功能模块均包括消息语义解释单元、总线通讯单 元、控制单元和局部知识库；所述总线通讯单元的一侧通过通讯接口与所 述机器人系统的通讯总线相连，所述总线通讯单元的另一侧通过所述消息 语义解释单元连接所述控制单元，所述控制单元还与所述局部知识库相连，所述局部知识库用于存储预先设置的控制指令或运动数据，所述袒制单元 用于通过所述消息语义解释单元和总线通讯单元，从所述通讯总线上获得控制指令或向所述通讯总线发出 一系列的控制指令。其中，所述每一个运动功能模块还包括PWM脉冲生成单元、电机伺 服单元；所述控制单元通过所述PWM脉冲生成单元连接所述电.机伺服单 元，所述PWM脉冲生成单元用于根据所述控制单元的控制指令生成脉冲调 制信号，并将该脉冲调制信号送入到所述电机伺服单元中，用以控制电机 运转执行相应的运动操作。其中，所述机器人系统还包括辅助连接件，该辅助连接件通过与系 统中各个功能模块相连构成三足机器人结构。其中，所述三足机器人系统中，多个运动功能模块通过一截面为三角 形的辅助连接件构成一三足机器人结构，此机器人结构的每一足由多个所 述运动功能模块通过各自的电气接口 、通讯接口和机械接口首尾顺次连接 构成；所述协同功能模块设置在所述辅助连接件上，所述协同功能模块通 过自身设置的电气接口 、通讯接口和机械接口连接与辅助连接件相邻的所 述运动功能模块。其中，所述用于供电的电源功能模块设置在所述辅助连接件上，所述 电源功能模通过自身设置的电气接口 、通讯接口和机械接口连接与辅助连 接件相邻的所述运动功能模块。其中，所述认知功能模块配备三个光电反射式传感器，所述三个光电 反射式传感器分别4^安装在所述辅助连接件的三个角上。其中，所述协同^t块中还包括 一全局知识库和一串口通讯单元；所 述控制单元与所述全局知识库相连；所述串口通讯单元通过所述消息予以 解释单元与所述控制单元相连；所述协同模块通过其上设置的串口通讯单元与外部PC机相连，用于从、 所述PC机上获得全局控制指令及同步信息，并将所获得的数据信息存储在 所述协同模块内的全局知识库中。本技术将机器人系统按多智能分布控制方式进行模块分解，每个模块均包含独立的智能控制单元，具有一定的自治能力，能够通过适当的 通讯方式进行信息交互，实现模块间的协同合作与竟争。与现有技术相比， 本技术所提供的模块化三足机器人采用分布式开放架构，各个功能模 块间通过总线实现信息交互和同步协调，既保证了模块的通用性、重用性 和可扩展性，又降低了机器人組装和配置的难度，因而可广泛应用于教育 娱乐、家庭服务、科研实验、复杂环境检测等机器人功能需求复杂多变的 场合。附图说明图1为本技术的机器人系统的组成框图； 图2为本技术的运动功能模块的结构示意图； 图3为本技术的协同功能模块的结构示意图； 图4为本技术实施例的机械结构示意图。具体实施方式以下对本技术的较佳实施例加以详细说明。如图1所示，本技术提供的分布控制式模块化三足机器人系统， 其系统内包括多个具有独立控制单元的可互相连接、并且能执行一定功能 的功能模块，各个功能模块通过相应的接口互相连接拼装成一三足机器人 结构。上述多个功能模块都设置有用于与其它功能模块相连的连接接口 ， 此连接接口包括电气接口、通讯接口和机械接口等等。所述机器人系统还 可以包括辅助连接件等辅助单元。如图1所示，本技术中的各个功能模块根据所要执行的功能可以 分为以下四种(1)用于执行动作指令的运动功能模块201，此功能模块可以用于完 成一个自由度的旋转关节运动，其机械结构可以采用现有技术中的已知部件，根据所要执行功能的要求来安排其完成相应的动作。如图1所示，运动功能模块201可以采用多个可执行旋转运动的旋转模块(1, n)。(2) 用于协调各个功能模块之间工作的协同功能模块204，此功能模 块实现了机器人系统各个功能模块之间的协同合作与竟争仲裁等，同时， 此功能模块可通过其上设置的串行接口与PC机等外部设备205通讯,实现 操作者及外部设备对机器人的控制操作和协同，协同功能模块204可从PC 机等外部设备205上获得全局控制指令及同步信息，并依据这些信息进行 同步控制指令的生成。(3) 用于供电的电源功能模块203，此功能模块通过其上设置的电气 .接口、通讯接口和机械接口与系统中其它各个功能模块相连，此功能模块用于对电源的输出进行稳压滤波后，输出给系统中其它各个功能模块，同 时，此功能模块实时监测电源电压和电流，当电流过大或电压不足时，通 过通讯总线通知系统中其它各个功能模块，其它功能模块可停止动作或做 其它必要反应。(4) 用于感知外部环境的认知功能模块202，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三足机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括：多个用于执行动作的运动功能模块、用于协调各个功能模块之间工作的协同功能模块；　所述每一功能模块的两端均设置有用于与其它功能模块相连的电气接口、通讯接口和机械接口；所述多个执行功能模块 和协同功能模块通过所述电气接口、通讯接口和机械接口互相连接，并拼装成一三足机器人结构；　在所述每一个功能模块中还设置有一用于控制自身模块工作的控制单元，所述协同功能模块利用自身的控制单元按预定的频率持续产生同步控制指令，并将该同步控制 指令通过与所述通讯接口相连的通讯总线传输给各个运动功能模块，每一个运动功能模块利用自身的控制单元根据接收到的同步指令控制自身按相应的运动数据执行运动操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建伟，谢之柱，程胜，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]