一种机器人分布式控制器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种机器人分布式控制器，该控制器包括网络收发器、环境检测传感器组、位置检测传感器组、姿态检测传感器组和由第一处理器和第二处理器构成的并行控制单元；网络收发器与第二处理器连接，接收和/或发射用于与其他机器人进行数据通信的网络信号；环境检测传感器组、位置检测传感器组以及姿态检测传感器组分别与第一处理器连接，将检测数据发送到第一处理器，以使第一处理器根据该数据对机器人进行控制；第二处理器与第一处理器连接，将与其他机器人的通信结果发送到第一处理器。本实用新型专利技术实现一个对多个机器人进行集群控制的控制器，确保多个机器人能够更好的协同运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人控制
，尤其涉及一种机器人分布式控制器。
技术介绍
机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置，它是机器人的心脏，决定了机器人性能的优劣。机器人自诞生以来，特别是工业机器人所采用的控制器基本上都是开发者基于自己的独立结构进行开发的，其有很多缺陷：(1)局限于“专用计算机、专用机器人语言、专用微处理器”的封闭式结构。封闭的控制器结构使其具有特定的功能、适应于特定的环境，不便于对系统进行扩展和改进。(2)软件结构及其逻辑结构依赖于处理器硬件，难以在不同的系统间移植。(3)容错性差,由于并行计算中的数据相关性、通讯及同步等内在特点，控制器的容错性能变差，其中一个处理器出故障可能导致整个系统的瘫痪。(4)扩展性差,目前，机器人控制器的研究着重于从关节这一级来改善和提高系统的性能。由于结构的封闭性，难以根据需要对系统进行扩展。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术提出了一种机器人分布式控制器，以降低处理器的计算负担，保证实时控制的要求，而且有效地提高机器人运行过程中的抗干扰性能和控制精度。本技术提供了一种机器人分布式控制器，该控制器包括网络收发器、环境检测传感器组、位置检测传感器组、姿态检测传感器组以及由第一处理器和第二处理器构成的并行控制单元；网络收发器，与所述第二处理器连接用于接收和/或发射用于与其他机器人进行数据通信的网络信号，并发送到所述第二处理器；环境检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人所在位置的环境信息，并发送到所述第一处理器；位置检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人当前的位置信息，并发送到所述第一处理器；姿态检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人当前的姿态信息，并发送到所述第一处理器；所述第一处理器，用于接收所述位置检测传感器组、环境检测传感器组和/或姿态检测传感器组上传的数据对机器人进行控制；所述第二处理器，与所述第一处理器连接，用于通过所述网络收发器与其他机器人进行数据通信，并将通信结果发送到所述第一处理器。其中，所述控制器还包括：异步收发器，所述第一处理器与所述第二处理器通过所述异步收发器进行通信连接。其中，所述环境检测传感器组，包括：气压传感器，用于检测机器人所处环境的气压并上传至所述第一处理器；温湿度传感器，用于检测机器人所处环境的温度和/或湿度并上传至所述第一处理器；空速传感器，用于检测机器人所处位置的空气流速并上传至所述第一处理器；光强度传感器，用于检测机器人所处位置的光照强度并上传至所述第一处理器。其中，所述姿态检测传感器组，包括：角速度传感器，用于测量机器人在预设区域对应的坐标系下绕X、Y和Z轴运动的角速度并上传至所述第一处理器；加速度传感器，用于测量机器人在所述预设区域对应的坐标系下，在X、Y和Z三个坐标轴的绝对加速度并上传至所述第一处理器。其中，所述控制器还包括：模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述角速度传感器连接，输出端与所述第一处理器连接，用于将所述角速度传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并将得到的数字信号上传至所述第一处理器。其中，所述位置检测传感器组，包括：GPS接收器，用于接收机器人相对大地的所在位置的坐标信息，并上传到所述第一处理器；电子罗盘，用于测量机器人在所述预设区域对应的坐标系下相对于地理北向的角度并上传至所述第一处理器。其中，所述控制器还包括：与所述第一处理器连接的存储器。其中，所述存储器包括片上存储器和扩展存储器。其中，所述控制器还包括：与所述第一处理器连接的扩展IO接口。其中，所述网络收发器包括：局域网络收发器和4G网络收发器。本技术的有益效果为：本技术提供的机器人分布式控制器，通过并行机制来降低处理器的计算负担和保证实时控制的要求，通过多传感器数据融合提高机器人运行过程中的抗干扰性能和机器人高速运动的控制精度。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例提出的机器人分布式控制器的结构框图；图2为本技术另一实施例提出的机器人分布式控制器的结构框图；图3为本技术另一实施例提出的机器人分布式控制器的结构框图；图4为本技术实施例提出的机器人分布式控制器的硬件结构图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。图1为本技术实施例提出的机器人分布式控制器的结构框图，参见图1，本技术实施例提供的机器人分布式控制器，包括网络收发器1、环境检测传感器组2、位置检测传感器组3、姿态检测传感器组4以及由第一处理器5和第二处理器6构成的并行控制单元；网络收发器1，与所述第二处理器6连接用于接收和/或发射用于与其他机器人进行数据通信的网络信号，并发送到所述第二处理器6；环境检测传感器组2，与所述第一处理器5连接，用于检测机器人所在位置的环境信息，并发送到所述第一处理器5；位置检测传感器组3，与所述第一处理器5连接，用于检测机器人当前的位置信息，并发送到所述第一处理器5；姿态检测传感器组4，与所述第一处理器5连接，用于检测机器人当前的姿态信息，并发送到所述第一处理器5；所述第一处理器5，用于接收所述位置检测传感器组2、环境检测传感器组3和/或姿态检测传感器组4上传的数据对机器人进行控制；所述第二处理器6，与所述第一处理器连接，用于通过所述网络收发器与其他机器人进行数据通信，并将通信结果发送到所述第一处理器，以使所述第一处理器5，还用于根据接收到的数据对机器人进行控制。本实施例中的并行控制单元具备两个处理器，两个处理器分别基于ARMCortex-A9和ARMCortex-M4内核架构，两个处理器上分别运行两个不同的操作系统。第一处理器在基于ARMCortex-M4内核架构的32位微控制器上运行NUTTX实时操作系统，以满足机器人底层硬件的严格实时控制的要求。第二处理器在基于ARMCortex-A9内核架构的片上系统(SOC，SystemonChip)上运行Linux系统，在此基础上搭建机器人操作系统(ROS，RobotOperatingSystem)框架，提供各个节点(各个控制器)之间的数据共享。微控制器提供硬件资源有：5个通用异步收发传输器(UART，UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，2路串行外设接口(SPI,SerialPeripheralInterface),1路集成电路总线(IIC或I2C，Inter-IntegratedCircuit)。负责各种传感器数据的采集，支持加速度计，陀螺仪，GPS，气压计，空速计等传感器，提供8个脉冲宽度调制(PWM,PulseWidthModulation)通道，用以控制无刷电机，步进电机，舵机等电气运动单元。本实施例中的网络收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人分布式控制器，其特征在于，所述控制器包括网络收发器、环境检测传感器组、位置检测传感器组、姿态检测传感器组以及由第一处理器和第二处理器构成的并行控制单元；网络收发器，与所述第二处理器连接用于接收和/或发射用于与其他机器人进行数据通信的网络信号，并发送到所述第二处理器；环境检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人所在位置的环境信息，并发送到所述第一处理器；位置检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人当前的位置信息，并发送到所述第一处理器；姿态检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人当前的姿态信息，并发送到所述第一处理器；所述第一处理器，用于接收所述位置检测传感器组、环境检测传感器组和/或姿态检测传感器组上传的数据对机器人进行控制；所述第二处理器，与所述第一处理器连接，用于通过所述网络收发器与其他机器人进行数据通信，并将通信结果发送到所述第一处理器。

【技术特征摘要】
1.一种机器人分布式控制器，其特征在于，所述控制器包括网络收发器、环境检测传感器组、位置检测传感器组、姿态检测传感器组以及由第一处理器和第二处理器构成的并行控制单元；网络收发器，与所述第二处理器连接用于接收和/或发射用于与其他机器人进行数据通信的网络信号，并发送到所述第二处理器；环境检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人所在位置的环境信息，并发送到所述第一处理器；位置检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人当前的位置信息，并发送到所述第一处理器；姿态检测传感器组，与所述第一处理器连接，用于检测机器人当前的姿态信息，并发送到所述第一处理器；所述第一处理器，用于接收所述位置检测传感器组、环境检测传感器组和/或姿态检测传感器组上传的数据对机器人进行控制；所述第二处理器，与所述第一处理器连接，用于通过所述网络收发器与其他机器人进行数据通信，并将通信结果发送到所述第一处理器。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括：异步收发器，所述第一处理器与所述第二处理器通过所述异步收发器进行通信连接。3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述环境检测传感器组，包括：气压传感器，用于检测机器人所处环境的气压并上传至所述第一处理器；温湿度传感器，用于检测机器人所处环境的温度和/或湿度并上传至所述第一处理器；空速传感器，用于检测机器人所处位置的空气流速并上传至所述第一处理器；光强度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明健，周金山，黄龙瑞，钱行，冯佳时，陈誉文，沈敏康，
申请(专利权)人：威海明达创新科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37