一种机器人灵巧手的驱动模块及控制方法_2

文档序号:8954219阅读:来源:国知局
同传感器、多指机器人灵巧手的驱动需要;
7、本发明的驱动模块硬件成本低廉,运行可靠性高,负载能力强,具有较优的控制性能和稳定性。
[0018]
【附图说明】
[0019]图1为本发明的驱动模块的结构框图;
图2为本发明的电机驱动模块的结构框图;
图3为本发明的传感器模块的结构框图;
图4为本发明的传感器的组成结构框图;
图5为本发明的驱动模块内置控制器的结构框图;
图6为本发明的驱动模块外接控制器的结构框图;
图7为本发明的控制器的结构框图;
图8为本发明的实施例的控制对象机器人灵巧手的示意图;
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明中的一些实施例作进一步详细说明。
[0021]实施例一
参见图8,本发明以五指十四自由度多传感器的机器人灵巧手为控制对象的驱动模块为实施例,灵巧手具有十四个直流电机及四十八个传感器,其中四十八个传感器包括二十八个位置传感器、十三个触碰传感器、五个温度传感器、两个湿度传感器,本实施例的驱动模块能处理四十八个传感器信息及驱动十四个直流电机,当然处理传感器及驱动直流电机的数目可以根据不同自由度、不同传感器数目的机器人灵巧手的需求改变。
[0022]参见图1,本实施例的一种机器人灵巧手的驱动模块10000,包括总线接口 900、电机驱动模块及传感器模块;所述总线接口 900通过总线与电机驱动模块及传感器模块电气连接;所述电机驱动模块包括依次电气连接的第一译码器700、数据锁存模块100、驱动芯片模块200 ;所述第一译码器700及数据锁存模块100分别与总线接口 900电气连接;所述驱动芯片模块与一机器人灵巧手上的电机300电气连接;所述传感器模块包括依次电气连接的第二译码器701、数据收发模块400、传感器接口模块500 ;所述第二译码器701及数据收发模块400分别与总线接口 900连接;所述传感器接口模块500与所述机器人灵巧手的传感器600电气连接。
[0023]请结合图1、5及6,本实施例所述总线接口 900是所述机器人灵巧手的驱动模块10000与一控制器I电气连接的接口 ;所述总线包括地址总线、数据总线及控制总线;所述地址总线分别与第一译码器及700第二译码器701电气连接;所述控制总线及数据总线均分别与数据锁存模块100及数据收发模块400电气连接。
[0024]参见图1,本实施例的一种机器人灵巧手的驱动模块10000还包括独立电源800,所述独立电源单独给驱动芯片模块200供电,并且所述独立电源800的电压可调。
[0025]参见图2,所述数据锁存模块100包括η (η彡I)个数据锁存,本实施例中,η为4,即数据锁存100包括数据锁存101?数据锁存η+100 (η=4);所述驱动芯片模块200包括4η个驱动芯片,η为4时,驱动芯片模块200包括十六个驱动芯片,分别是驱动芯片201?驱动芯片4η+200(η=4),本实施例中,只需要利用其中的十四个驱动芯片;所述电机300包括4η个直流电机,η为4时,电机300包括十六个直流电机,分别是直流电机301?直流电机4η+300(η=4),本实施例中,只需要使用到其中的十四个直流电机;所述第一译码器700,其输入端通过地址总线与总线接口 900电气连接,输出端与数据锁存的使能端连接,用于使能或者停止某个数据锁存工作;所述数据锁存,其输入端与数据总线电气连接,输出端与驱动芯片的输入端电气连接,其用于传输和锁存控制器I发出的控制信息;所述驱动芯片,其输出端与直流电机电气连接,其接收来自数据锁存的数据,直接驱动直流电机的正、反向或者停止运动,其用于驱动直流电机运行;所述直流电机,指安装在所述机器人灵巧手内,实现指节自由度的电机300,请结合图8 ;所述直流电机的数量与所述机器人灵巧手自由度的数量相同,本实施例中为十四个。
[0026]本实施例所述电机驱动模块包括十四路电机驱动支路,每一个支路均有一个驱动芯片,四个支路共用一个数据锁存。
[0027]参见图3,所述数据收发模块400包括数据收发器401?数据收发器m+400 (m>l),共m个,本实施例中m=6 ;所述传感器接口模块500包括传感器接口 501?传感器接口8m+500 (m=6),共48个,本实施例中共48个;所述传感器600包括传感器601?传感器8m+600(m=6),本实施例中共48个不用种类的传感器;所述数据收发器400,其使能端与第二译码器701电气连接,输入端与传感器接口电气连接,输出端与总线接口 900电气连接,其用于传输传感器600的状态数据;所述第二译码器701,其输入端通过地址总线与总线接口 900电气连接,输出端与数据收发器的使能端电气连接,其用于使能或者停止某个数据收发器工作。所述传感器接口,其输出端与传感器600连接,其用于连接所述机器人灵巧手上的传感器600 ;所述传感器600,指安装在所述机器人灵巧手上的不同种类传感器600。
[0028]本实施例所述传感器模块包括四十八路传感器采集支路,每一路均有一个传感器接口,一个传感器接口与一个传感器电气连接,多路支路共用一个数据收发器。
[0029]参见图4,所述不同种类的传感器600包括位置传感器600-1、触碰传感器600_2、温度传感器600-3及湿度传感器600-4,它们的数量均是多个且不等,本实施例中,共有四十八个传感器600,其包括二十八个位置传感器600-1、十三个触碰传感器600-2、五个温度传感器600-3、两个湿度传感器600-4 ;请结合图8,所述位置传感器600-1指安装在所述机器人灵巧手指节间、手掌体8与指节间的传感器,其是反映所述机器人灵巧手的指节位置关系的传感器;所述触碰传感器600-2是指安装在所述机器人灵巧手上指节顶部及手掌盖7上的传感器,其是反映所述机器人灵巧手触碰外部环境及抓取物品情况的传感器;所述温度传感器600-3是指安装在所述机器灵巧手上用来检测外部环境或者物品的温度的传感器;所述湿度传感器600-4是指安装在所述机器灵巧手上用来检测外部环境或者物品的湿度的传感器;所述温度传感器600-3及湿度传感器600-4,它们分别安装在所述机器人灵巧手上的不同部位,部分安装在手指的不同指节表面,部分安装在手掌表面;所述指节包括上指节4、中指节5及下指节6 ;所述手掌包括手掌体8及手掌盖7。
[0030]参见图6,本实施例中,采用外接方式连接控制器I与驱动模块10000,控制器I设于所述驱动模块10000外,其通过总线接口 900与驱动模块10000电气连接。
[0031]所述与本实施例的机器人灵巧手的驱动模块10000电气连接的控制器1,采用嵌入式系统;参见图7,所述嵌入式系统包括处理器10及外围电路;所述处理器采用ARM芯片;所述外围电路指维持处理器正常工作的电路。
[0032]参见图7,所述与本实施例的机器人灵巧手的驱动模块10000电气连接的控制器1,其接收来自控制器I内部的输入模块11的控制指令;所述控制指令是指提供给控制器的控制信息,其包括多个字节。
[0033]本实施例的一种机器人灵巧手的驱动模块10000的控制方法,包括控制电机运行及反馈传感器信息;驱动模块10000接收控制器I发出的信号,通过总线将信号传输给电机驱动模块及传感器模块;或通过总线将传感器模块的信号反馈给所述控制器I。所述控制电机运行是指:所述第一译码器700接收所述控制总线上的信号,译码后选择数据锁存101工作,控制总线控制数据锁存101处于传输数据状态,数据总线传输数据到所述数据锁存101上,然后数据锁存101输出信号到所述驱动芯片201,所述驱动芯片201驱动相应的所述直流电机301运行;其它电机的运行控制类似,不同之处是选择不同的数据锁存工作,数据锁存输出信号到不同的驱动芯片,驱动芯片驱动不同的直流电机。所述反馈传感器信息是指:所述传感器601检测机器人灵巧手的姿态信息及外部的环境信息,经过传感器接口 501将信息传输给数据收发器401,所述第二译码器701接收控制总线上的信号,译码后使能数据收发器401工作,然后数据收发器401传输数据到数据总线
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