一种机器人移动平台的电控系统的制作方法

本实用新型属于机器人领域，特别涉及一种机器人移动平台的电控系统。

背景技术：

近年来人工智能(AI)已成为国际上技术创新研究的一个热点，各种工业机器人、服务机器人等机器人产品的应用日益广泛，而作为机器人的“脚”，机器人移动平台也要具备丰富的功能和高度的智能化，不但需要实现高灵活性的移动能力和良好的越障能力，而且要求台配置有多种传感器，配合机器人的“大脑”可以实现自动避障越障、自主进行路径规划、地图构建等功能。因此，将人工智能技术和传感器技术应用到一些运动设备中，设计一种机器人移动平台的电控系统，使得机器人的移动更加灵活稳定，使得操纵过程更加简便。

技术实现要素：

本实用新型的提供一种机器人移动平台的电控系统，其使用集成S698-T模块与FPGA模块的结合实现主控，其具有可靠性能高，操纵方便，能满足多种总线的高速数据传输及控制，能实现与多种传感器的控制以及通讯功能的效果。具体技术方案如下。

一种机器人移动平台的电控系统，包括上位机和下位机，所述上位机和所述下位机连接；

所述上位机包括二维/三维激光传感器、嵌入式主板和CAN/RS422总线模块；所述嵌入式主板分别与二维/三维激光传感器、和CAN/RS422总线模块连接；

所述下位机包括集成S689-T模块和FPGA模块；所述集成S689-T模块与FPGA模块连接；

所述CAN/RS422总线模块与所述集成S689-T模块连接。

具体地，所述集成S689-T模块包括S689-T芯片、看门狗复位单元、时钟单元A、上位机电源控制开关、RS232驱动单元、CAN总线驱动单元、存储单元、UART串口控制器、IO接口单元、FLASH芯片和CAN总线控制器；所述RS232驱动单元与UART串口控制器连接；所述CAN总线驱动单元与CAN总线控制器连接；所述S689-T芯片分别与看门狗复位单元、时钟单元A、上位机电源控制开关、存储单元、UART串口控制器、IO接口单元、FLASH芯片和CAN总线控制器连接。

进一步地，所述集成S689-T模块还包括预留接口A、GPS模块；所述RS232驱动单元包括RS232驱动单元A、RS232驱动单元B、RS232驱动单元C和RS232驱动单元D；所述UART串口控制器包括UART串口控制器A、UART串口控制器B、UART串口控制器C和UART串口控制器D；任意之一所述RS232驱动单元与任意之一所述UART串口控制器连接；所述预留接口A与RS232驱动单元A连接；所述GPS模块与RS232驱动单元B连接；所述上位机中的CAN/RS422总线模块与RS232驱动单元C、RS232驱动单元D连接。

进一步地，所述集成S689-T模块还包括预留接口B；所述CAN总线驱动单元包括CAN总线驱动单元A和CAN总线驱动单元B；所述CAN总线控制器包括CAN总线控制器A和CAN总线控制器B；任意之一所述CAN总线驱动单元与任意之一所述CAN总线控制器连接；所述预留接口B与CAN总线控制器A、CAN总线控制器B连接。

具体地，所述FPGA模块包括FPGA芯片、串口控制器、ADC控制器A和ADC控制器B、A/D串行总线控制器A和A/D串行总线控制器B、PWM输出控制器、IO控制器、IIC/SPI接口控制器、并行总线接口控制器、光耦隔离单元、RS232驱动单元、时钟单元B、惯导单元IMU；所述FPGA芯片分别与A/D串行总线控制器A和A/D串行总线控制器B、PWM输出控制器、IO控制器、IIC/SPI接口控制器、并行总线接口控制器、串口控制器和时钟单元连接；所述光耦隔离单元与PWM输出控制器、IO控制器连接；所述RS232驱动单元与串口控制器连接；所述惯导单元IMU与IIC/SPI接口控制器连接；所述ADC控制器A与A/D串行总线控制器A连接，所述ADC控制器B与A/D串行总线控制器B连接；所述并行总线接口控制器与集成S689-T模块连接。

进一步地，所述FPGA模块还包括信号调理单元、红外传感器、电源电源采集单元、温度采集单元、超声波传感器、电机驱动单元；所述电机驱动单元与光耦隔离单元连接；所述信号调理单元包括信号调理单元A、信号调理单元B和信号调理单元C；所述红外传感器与信号调理单元A连接，所述信号调理单元A与所述ADC控制器A、ADC控制器B连接；所述电源电源采集单元与信号调理单元B连接，所述温度采集单元与信号调理单元C连接；所述ADC控制器B与信号调理单元B、信号调理单元C连接。

进一步地，所述系统还包括电源模块，其电源输入为+12V直流，输出有±15V、+12V、+5V、+3.3V、+2.5V和+1.2V类型电流，所述电源模块为整个系统提供电源。

本实用新型的提供一种机器人移动平台的电控系统，其使用集成S698-T模块与FPGA模块的结合实现主控，其具有可靠性能高，操纵方便，能满足多种总线的高速数据传输及控制，能实现与多种传感器的控制以及通讯功能的效果；使得机器人的移动更加灵活稳定，使得操纵过程更加简便。

附图说明

图1是本实用新型机器人移动平台的电控系统的整体结构框图；

图2是本实用新型机器人移动平台的电控系统的下位机模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，上位机包括二维/三维激光传感器、嵌入式主板和CAN/RS422总线模块；上位机作为移动平台的主控单位，主要实现移动平台电控系统的视觉功能、地图构建以及导航等功能；下位机包括集成S689-T模块和FPGA模块；下位机作为移动平台电控系统的指令执行控制以及部分传感器的输入采集处理平台，主要实现电机驱动控制功能以及红外测距、超声波测距等传感器输入参数采集处理功能，并通过CAN/RS422总线与上位机建立通讯；上位机中的CAN/RS422总线模块通过CAN/RS422线与下位机中的集成S689-T模块连接。

如图2所示，所述集成S689-T模块包括S689-T芯片、看门狗复位单元、时钟单元A、上位机电源控制开关、RS232驱动单元、CAN总线驱动单元、存储单元、UART串口控制器、IO接口单元、FLASH芯片和CAN总线控制器；所述RS232驱动单元与UART串口控制器连接；所述CAN总线驱动单元与CAN总线控制器连接；所述S689-T芯片分别与看门狗复位单元、时钟单元A、上位机电源控制开关、存储单元、UART串口控制器、IO接口单元、FLASH芯片和CAN总线控制器连接。

所述集成S689-T模块还包括预留接口A、GPS模块；所述RS232驱动单元包括RS232驱动单元A、RS232驱动单元B、RS232驱动单元C和RS232驱动单元D；所述UART串口控制器包括UART串口控制器A、UART串口控制器B、UART串口控制器C和UART串口控制器D；任意之一所述RS232驱动单元与任意之一所述UART串口控制器连接；所述预留接口A与RS232驱动单元A连接；所述GPS模块与RS232驱动单元B连接；所述上位机中的CAN/RS422总线模块与RS232驱动单元C、RS232驱动单元D连接。

所述集成S689-T模块还包括预留接口B；所述CAN总线驱动单元包括CAN总线驱动单元A和CAN总线驱动单元B；所述CAN总线控制器包括CAN总线控制器A和CAN总线控制器B；任意之一所述CAN总线驱动单元与任意之一所述CAN总线控制器连接；所述预留接口B与CAN总线控制器A、CAN总线控制器B连接。

FPGA模块作为协处理器，它通过并行总线将FPGA挂接在集成S698-T模块的IO空间上，实现与集成S698-T模块的协同处理。

所述FPGA模块包括FPGA芯片、串口控制器、ADC控制器A和ADC控制器B、A/D串行总线控制器A和A/D串行总线控制器B、PWM输出控制器、IO控制器、IIC/SPI接口控制器、并行总线接口控制器、光耦隔离单元、RS232驱动单元、时钟单元B、惯导单元IMU；所述FPGA芯片分别与A/D串行总线控制器A和A/D串行总线控制器B、PWM输出控制器、IO控制器、IIC/SPI接口控制器、并行总线接口控制器、串口控制器和时钟单元连接；所述光耦隔离单元与PWM输出控制器、IO控制器连接；所述RS232驱动单元与串口控制器连接；所述惯导单元IMU与IIC/SPI接口控制器连接；所述ADC控制器A与A/D串行总线控制器A连接，所述ADC控制器B与A/D串行总线控制器B连接；所述并行总线接口控制器与集成S689-T模块连接。

所述FPGA模块还包括信号调理单元、红外传感器、电源电源采集单元、温度采集单元、超声波传感器、电机驱动单元；所述电机驱动单元与光耦隔离单元连接；所述信号调理单元包括信号调理单元A、信号调理单元B和信号调理单元C；所述红外传感器与信号调理单元A连接，所述信号调理单元A与所述ADC控制器A、ADC控制器B连接；所述电源电源采集单元与信号调理单元B连接，所述温度采集单元与信号调理单元C连接；所述ADC控制器B与信号调理单元B、信号调理单元C连接。

所述系统还包括电源模块，其电源输入为+12V直流，输出有±15V、+12V、+5V、+3.3V、+2.5V和+1.2V。所述电源模块为整个系统提供电源。

在本实施例中，集成S698-T模块内设两个CAN总线控制器，UART串口控制器，其中两路UART串口控制器通过MAX488ESA转换成RS422信号，直接与上位机同信，集成S698-T模块芯片的地址总线和数据总线引出到FPGA模块，通过FPGA模块扩展电机驱动模块、AD控制器、IIC/SPI控制器和超声波传感器，FPGA模块采用ALTERA的EP3CF55484芯片，该芯片有丰富的资源，通过编程足已完成上述功能。

本实用新型工作时，集成S698-T模块芯片启动后，程序初始化，系统启动后硬件看门狗开始检测S698-T芯片的状态，启动上位机开机电源，上位机启动后进行通讯，至此，移动平台启动完成。

工作流程：

首先在上位机上运行软件，通过它来设置发送相关的运动指令，该信息通过CAN/RS422总线模块传输到下位机处理器，处理器单元根据上位机下传的指令来进行相应的控制，首先启动姿态传感器，其与FPGA模块通过IIC总线进行连接，移动台平台初始化后开始转换角度和加速度数据，FPGA模块读取后回传到FPGA芯片，接着处理器通过FPGA模块来开始设置超声波的相关寄存器，开始启动超声波传感器测距，然后FPGA模块将距离数据通过串口控制器读取回传到FPGA芯片，然后红外传感器也开始进行采集数据，红外传感器把转换后的模拟信号传到AD控制器进行数模转换，电压数据再经过回传到FPGA芯片，FPGA芯片综合所有数据通过算法运算后进行对电机驱动模块的控制，来达到智能平台移动避障等功能。

本实用新型的提供一种机器人移动平台的电控系统，其使用集成S698-T模块与FPGA模块的结合实现主控，其具有可靠性能高，操纵方便，能满足多种总线的高速数据传输及控制，能实现与多种传感器的控制以及通讯功能的效果；使得机器人的移动更加灵活稳定，使得操纵过程更加简便。

以上实施例仅为充分公开而非限制本实用新型，凡基于本实用新型的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。