四足机器人的控制系统的制作方法

本发明实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种四足机器人的控制系统。

背景技术：

目前，地面移动机器人按运动方式的不同，可将其分为轮式机器人、履带式机器人和蹆足式机器人。轮式机器人在相对平坦的硬质路面上运动时，具有速度快、效率高、运动噪音低等优点，但其在穿越复杂地形的能力以及运动的灵活性上存在一定的不足。履带式机器人能在具有一定崎岖度的地形上行走，野外作业能力强，改善了轮式机器人对松软地面和不平坦地面的适应能力，但其存在着运动速度和传动效率都相对较低，且运动噪音较大等缺点。

蹆足式机器人有着轮式和履带式机器人无法比拟的优点，它可以利用孤立的地面支撑而不是轮式机器人所需的连续地面支撑，在可能到达的地面上选择最优的支撑点，因而，蹆足式机器人具有较强的环境适应性和运动灵活性，可以跨越地形上尺寸较小的障碍物，通过崎岖、松软或泥泞的地面。

目前的蹆足式机器人的控制系统都采用一片dsp来实现。这种实现方式的缺陷在于，单片dsp的处理能力有限，很难及时处理完成蹆足式机器人在运动过程中所需的传感信息。而且，这种实现方式会导致控制系统的复杂化，对软件和硬件开发要求较高，不方便模块化，也不方便工程师之间的开发协作。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种四足机器人的控制系统，以实现机器人控制系统的模块化、分布式控制。

本发明实施例提供了一种四足机器人的控制系统，所述系统包括：

信号处理模块，与各种传感及控制模块连接，通过与所述传感及控制模块之间的连接，获取传感信号及控制信号，并对获取到的所述传感信号及所述控制信号进行处理；

主控制器，与所述信号处理模块连接，根据由所述信号处理模块获取到的所述传感信号及所述控制信号，生成对各个关节上的伺服电机进行控制的伺服控制信号；以及

伺服控制模块，根据由所述主控制器获取到的所述伺服控制信号，对所述伺服电机进行伺服控制。

本发明实施例提供的四足机器人的控制系统，通过设置用于信号采集及处理的信号处理模块，用于控制信号生成的主控制器以及伺服控制的伺服控制模块，使得四足机器人的控制系统不再是仅依靠单一核心的控制系统，实现了机器人控制系统的模块化、分布式控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明第一实施例提供的四足机器人的控制系统的结构图；

图2是本发明第二实施例提供的四足机器人的控制系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

第一实施例

本实施例提供了四足机器人的控制系统的一种技术方案。在该技术方案中，四足机器人的控制系统包括：主控制器11、信号处理模块12，以及伺服控制模块13。

参见图1，四足机器人的控制系统包括：主控制器11、信号处理模块12，以及伺服控制模块13。

主控制器11是整个控制系统的控制核心。它分别与信号处理模块12及伺服控制模块13通过ethercat总线连接。通过ethercat总线，主控制器11由信号处理模块12获取各种传感信号及控制信号，对获取到的传感信号及控制信号进行处理，生成对伺服电机进行控制的伺服控制信号，并将伺服控制信号传输至伺服控制模块13，完成对四足机器人各个关节上的伺服电机的伺服控制。

信号处理模块12通过ethercat总线与主控制器连接。同时，信号处理模块12还与各种传感及控制模块相连接。通过与这些传感及控制模块之间的连接，信号处理模块12获取到各种传感信号或者控制信号，并通过ethercat总线将这些传感信号或者控制信号传输至主控制器11。

典型的，传感及控制模块包括：编码器、姿态检测模块、无线模块，以及压力传感模块。而所谓传感信号包括：位置信号、姿态检测信号，以及压力传感信号。控制信号是指用户通过遥控器输入的控制信号。

伺服控制模块13同样通过ethercat总线被连接至主控制器11。通过与主控制器11之间的连接，伺服控制模块13由主控制器11获取对各个伺服电机进行伺服控制的伺服控制信号，并根据获取到的伺服控制信号对各个伺服电机执行伺服控制。通过伺服控制模块13对机器人个关节上的电机进行伺服控制，能够使得四足机器人完成走、跑、跳等多个动作。

本实施例通过设置用于获取传感及控制信号的信号处理模块，作为控制核心的主控制器，以及用于对机器人实施伺服控制的伺服控制模块，使得机器人的控制系统不再是单一核心的控制系统，而是模块化、分布式的控制系统。

第二实施例

本实施例提供了四足机器人的控制系统的另一种技术方案。在该技术方案中，四足机器人的控制系统包括：主控制器21、信号处理模块22、伺服控制模块23、导航模块24、编码器25、姿态检测模块26、无线模块27，以及压力检测模块28。

伺服控制模块23和伺服电机相连，伺服控制模块23用来实现对伺服电机的速度控制、位置控制、力矩控制。

其中，信号处理模块22采用arm或者dsp或者mcu或者fpga作为主控芯片，信号处理模块22能处理ssi或者biss协议的编码器信号，主控芯片的输出引脚可以输出波特率可调的clock时钟信号。该clock时钟信号输入到编码器25，编码器25返回data信号。信号处理模块22根据采集到的data信号来计算编码器25当前的位置，采集到编码器25位置信号后，信号处理模块22将其通过ethercat发送到主控制器21。当接入的编码器25分辨率改变时，主控制器21通过ethercat发送命令给信号处理模块22，信号处理模块22接收主控制器命令后，改变clock时钟信号。

信号处理模块22可以采集多路编码器信号，对每一路采集到的编码器信号，都进行地址编码，并通过ethercat发送给主控制器21。

信号处理模块22支持can通信协议，压力检测模块28的采集数据通过can总线传输给信号处理模块22。信号处理模块22可以采集多路压力传感器信号，对每一路采集到的编码器信号，都进行地址编码，并通过ethercat发送给主控制器21。

信号处理模块22支持多路rs232通信协议，无线模块27接收的数据通过rs232协议发送给信号处理模块22。姿态检测模块26产生的数据通过rs232协议发送给信号处理模块22。信号处理模块22对接收到的不同的rs232协议信号进行地址编码，并通过ethercat发送给主控制器21。

导航模块24用来进行路径规划。导航模块24由cpu作为主控芯片，其处理摄像头接收到的信号，将规划的路径信号通过ethernet发送给主控制器21。主控制器21接收导航模块24规划的路径信息，并将路径信息转换成速度、位置、力矩指令，通过ethercat发送给伺服控制模块23。伺服控制模块23接收指令后使伺服电机按指令运行，同时信号处理模块22将接收到的位置信息、压力信息、命令信息等发送给主控制器21，主控制器21根据接收到的位置信息、压力信息、命令信息评估当前的运行状态，并实时调整伺服控制模块23的运行状态。

无线模块27接收遥控器的命令，无线模块27将接收的命令通过rs232发送给信号处理模块22，信号处理模块22接收后，以ethercat方式发送给主控制器21，主控制器21通过解析该命令，来对伺服控制模块23发送指令，使得电机按指定命令运行。遥控器可以发出包括但不仅限于开、关、行走、跳跃、奔跑、慢跑，站立等指令，指令对应的机器人有不同的运行状态，从而电机有不同的运行方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。