一种用于手术机器人的电机控制网络及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于手术机器人的电机控制网络及方法，手术机器人包括N条机械臂，电机控制网络包括主控制器、一级CAN总线、分别与每条机械臂对应的二级CAN总线、位于每条机械臂上的多个站点及与每个站点对应连接的电机，每条机械臂上的多个站点中包括一个中继站点。本发明专利技术中无论是一级CAN总线还是二级CAN总线，单条CAN总线上的站点数量都大大减少，减小了数据帧冲突的可能性，减小了部分通信数据的传输延时时间，另外，单条CAN总线上的通信量大大减小；当某一机械臂上的站点的端口出现故障时，并不会影响到手术机器人的其他机械臂，稳定性高，整体性能佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种用于手术机器人的电机控制网络及方法。
技术介绍
CAN总线是一种串行通信协议，具有较高的通讯速率，最高通信比特率可达1Mbits，物理层上采用双绞线作为通信介质，因此具有较强的抗干扰能力。现有技术中CAN总线标准的连接方式通常采用单级CAN总线结构，如图1所示，在一根CAN双绞屏蔽线上，主控制器连接到该CAN双绞屏蔽线的一端，该CAN双绞屏蔽线的另一端连接多个CAN站点设备，同一条CAN双绞屏蔽线的站点设备能够相互之间快速通信。基于单级CAN总线结构的连接方式，如果在一条CAN总线上挂在的站点数量较多，可能会导致CAN总线的通信负担较重，由于CAN通信的冲突检测机制，有可能导致某些站点的数据会一直发生冲突，导致数据丢失。y也即，如果使用单级CAN总线并且总线中一个节点出现异常并且不停地想要占用总线控制权，会使得整个总线中的所有节点不能正常的获得总线控制权，致使整套系统瘫痪,而且越庞大的节点数量会增大发生此异常的几率。而一般手术机器人拥有多条机械手臂，且每条手臂拥有多个自由度，导致系统整体可能会拥有数十个电机及驱动器，如果使用单级CAN总线可能会导致过多的总线控制权冲突，最终导致系统整体性能不佳。因此，如何解决上述技术问题是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于手术机器人的电机控制网络，减小了数据帧冲突的可能性，减小了部分通信数据的传输延时时间，另外，单条CAN总线上的通信量大大减小；当某一机械臂上的站点的端口出现故障时，并不会影响到手术机器人的其他机械臂，稳定性高，整体性能佳；本专利技术的另一目的是提供一种用于手术机器人的电机控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于手术机器人的电机控制网络，所述手术机器人包括N条机械臂，N不小于2，所述电机控制网络包括主控制器、一级CAN总线、分别与每条机械臂对应的二级CAN总线、位于每条所述机械臂上的多个站点及与每个所述站点对应连接的电机，每条所述机械臂上的多个所述站点中包括一个中继站点；所述一级CAN总线的一端与所述主控制器连接，另一端分别与N个所述中继站点的第一端连接，每条所述二级CAN总线的一端与对应机械臂上的中继站点的第二端连接，另一端分别与对应机械臂上除中继站点之外的其他站点连接。优选地，所述手术机器人包括4条机械臂。优选地，所述电机控制网络包括24个站点及所述站点对应连接的电机。优选地，4条所述机械臂分别为第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂，其中：所述第一机械臂包括第一中继站点以及六个其他站点；所述第二机械臂包括第二中继站点以及六个其他站点；所述第三机械臂包括第三中继站点以及六个其他站点；所述第四机械臂包括第四中继站点以及两个其他站点。优选地，所述手术机器人包括5条机械臂。优选地，所述手术机器人包括6条机械臂。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种用于手术机器人的电机控制方法，用于上述任一项所述的电机控制网络，该方法包括：步骤S101：主控制器将需要控制的电机的控制参数通过一级CAN总线发送至该电机所在的机械臂上的中继站点；步骤S102：所述中继站点将接收到的所述控制参数通过对应的二级CAN总线分别发送至所在机械臂上的对应站点，以便所述对应各站点依据所述控制参数控制对应电机进行相应动作。优选地，步骤S102具体包括：所述中继站点将接收到的所述控制参数保存至自身的缓存装置中，当接收到所述主控制器在发送完所有的所述控制参数后发送的统一触发指令后，所述中继站点将所述控制参数通过对应的二级CAN总线分别发送至所在机械臂上的对应站点，以便所述对应各站点依据所述控制参数控制对应电机进行相应动作。优选地，所述缓存装置为寄存器。本专利技术提供了一种用于手术机器人的电机控制网络及方法，手术机器人包括N条机械臂，与现有技术中的单级CAN总线结构相比，本专利技术将电机控制网络中的所有站点按照所在机械臂进行划分，每条机械臂上包括一个中继站点，主控制器通过一级CAN总线分别与每条机械臂上的中继站点的第一端连接，每条机械臂上的中继站点的第二端再通过二级CAN总线与该机械臂上的其他站点连接，主控制器无需将控制参数直接发送至各个站点及电机，只需通过一级CAN总线发送至中继站点，再由中继站点通过二级CAN总线发送至所在机械臂上的其他站点，可见，本专利技术中无论是一级CAN总线还是二级CAN总线，单条CAN总线上的站点数量都大大减少，减小了数据帧冲突的可能性，减小了部分通信数据的传输延时时间，另外，单条CAN总线上的通信量大大减小；当某一机械臂上的站点的端口出现故障时，并不会影响到手术机器人的其他机械臂，稳定性高，整体性能佳。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中CAN总线标准的连接示意图；图2为本专利技术提供的一种用于手术机器人的电机控制网络的结构示意图；图3为本专利技术提供的一种用于腹腔镜手术机器人的电机控制网络的结构示意图；图4为本专利技术提供的一种用于手术机器人的电机控制方法的过程的流程图；图5为本专利技术提供的一种用于腹腔镜手术机器人的电机控制方法中，控制参数发送的时间流程图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种用于手术机器人的电机控制网络，减小了数据帧冲突的可能性，减小了部分通信数据的传输延时时间，另外，单条CAN总线上的通信量大大减小；当某一机械臂上的站点的端口出现故障时，并不会影响到手术机器人的其他机械臂，稳定性高，整体性能佳；本专利技术的另一核心是提供一种用于手术机器人的电机控制方法。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。首先需要说明的是，本申请中提到的站点指的是电机驱动器。请参照图2，图2为本专利技术提供的一种用于手术机器人的电机控制网络的结构示意图；该手术机器人包括N条机械臂，N不小于2，电机控制网络包括主控制器3、一级CAN总线1、分别与每条机械臂对应的二级CAN总线、位于每条机械臂上的多个站点及与每个站点对应连接的电机，每条机械臂上的多个站点中包括一个中继站点；一级CAN总线1的一端与主控制器3连接，另一端分别与N个中继站点的第一端连接，每条二级CAN总线的一端与对应机械臂上的中继站点的第二端连接，另一端分别与对应机械臂上除中继站点之外的其他站点连接。需要说明的是，电机控制网络中的所有的站点按照机械臂来进行划分，且每条机械臂上的多个站点中均包括一个中继站点，主控制器3分别与每条机械臂上的中继站点的第一端连接，每条机械臂上的中继站点的第二端再通过与该机械臂对应的二级CAN总线与该机械臂上的其他站点连接。则进一步可以理解，这里的“分别与每条机械臂对应的二级CAN总线”中的“对应”指的是机械臂与将该机械臂上的多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于手术机器人的电机控制网络，所述手术机器人包括N条机械臂，N不小于2，其特征在于，所述电机控制网络包括主控制器、一级CAN总线、分别与每条机械臂对应的二级CAN总线、位于每条所述机械臂上的多个站点及与每个所述站点对应连接的电机，每条所述机械臂上的多个所述站点中包括一个中继站点；所述一级CAN总线的一端与所述主控制器连接，另一端分别与N个所述中继站点的第一端连接，每条所述二级CAN总线的一端与对应机械臂上的中继站点的第二端连接，另一端分别与对应机械臂上除中继站点之外的其他站点连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于手术机器人的电机控制网络，所述手术机器人包括N条机械臂，N不小于2，其特征在于，所述电机控制网络包括主控制器、一级CAN总线、分别与每条机械臂对应的二级CAN总线、位于每条所述机械臂上的多个站点及与每个所述站点对应连接的电机，每条所述机械臂上的多个所述站点中包括一个中继站点；所述一级CAN总线的一端与所述主控制器连接，另一端分别与N个所述中继站点的第一端连接，每条所述二级CAN总线的一端与对应机械臂上的中继站点的第二端连接，另一端分别与对应机械臂上除中继站点之外的其他站点连接。2.如权利要求1所述的电机控制网络，其特征在于，所述手术机器人包括4条机械臂。3.如权利要求2所述的电机控制网络，其特征在于，所述电机控制网络包括24个站点及所述站点对应连接的电机。4.如权利要求3所述的电机控制网络，其特征在于，4条所述机械臂分别为第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂以及第四机械臂，其中：所述第一机械臂包括第一中继站点以及六个其他站点；所述第二机械臂包括第二中继站点以及六个其他站点；所述第三机械臂包括第三中继站点以及六个其他站点；所述第四机械臂包括第四中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德成，梁东，刘星，
申请(专利权)人：重庆金山科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50