【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人控制，具体涉及一种机器人电机控制系统、功率闭环控制方法。
技术介绍
1、在如今机器人技术不断发展的时代，机器人已广泛应用于各行各业，其在工业生产、医疗护理、日常服务等领域扮演着重要角色。随着任务需求的多样化和环境条件的复杂化，机器人在执行任务时需要具备高效的移动能力。然而，机器人在移动过程中产生的功率需求可能超出其额定功率范围，这就引发了一个严重的技术问题。
2、传统的机器人系统通常采用静态功率分配策略，即将可用功率平均分配给各个组件。然而，这种静态分配方法无法满足机器人在不同任务和环境下功率需求的动态变化。因此，机器人有时可能会超过其额定功率，导致能源浪费、系统性能下降甚至设备损坏。
技术实现思路
1、为了解决这一技术问题，专利技术人提出了一种创新的功率动态分配闭环控制方法。这一方法基于先进的电学原理和控制理论，旨在确保机器人在移动过程中始终保持在额定功率范围内。通过实时监测机器人系统的功率需求，并动态调整功率分配，该方法可以高效地管理机器人的能源消耗。
2、根据本专利技术的一方面，提供一种包括：
3、电流电压采集模块，用于实时采集机器人底盘电机的电流和电压；
4、传感模块，用于获取机器人姿态数据；
5、微控制器，用于根据当前电流和电压之间的关系计算出每个电机的功率，并将四个电机的功率相加得到移动时底盘电机的总功率；
6、can通信模块，用于实现微控制器、电流电压采集模块和电机之间的通信；
7、电机编码器，用于测量电机转子的位置和速度，并实时反馈电机的转子位置，以提供准确的底盘电机运行状态信息；
8、速度环pid控制器和电流环pid控制器，分别用于控制底盘电机的速度和电流；
9、动态功率分配模块，用于根据上位机的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对底盘各个电机的功率进行动态分配；
10、功率闭环控制模块，用于根据动态分配的功率值，对每个电机进行闭环控制。
11、上述机器人电机控制系统还包括：
12、微控制器的选型为stm32f427微控制器；
13、传感模块的选型为bmi088惯性测量单元；
14、电机的选型为大疆3508电机。
15、上述机器人电机控制系统还包括：
16、根据上位机的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对底盘各个电机的功率进行动态分配包括：
17、根据路面情况与上位机指令对底盘四个电机进行初始功率分配；
18、根据机器人姿态数据判断机器人的直行情况，若出现方向偏移，则将功率更多地分配至偏移的一侧，以补偿移动偏差；
19、根据机器人姿态数据判断机器人当前行驶路面的水平情况，若机器人正在上坡，则将更多的功率分配至后轮，以后驱主导的方式进行上坡；
20、根据机器人姿态数据判断机器人当前行驶路面的平整情况，若机器人正在起伏路段中运行，则根据四个轮子的打滑程度与机器人行驶的方向偏移程度对四个电机进行动态功率分配，从而修正机器人的移动偏移；
21、实时更新电机功率分配结果，以供功率闭环控制模块使用。
22、上述机器人电机控制系统还包括：
23、用于根据动态分配的功率值，对每个电机进行闭环控制包括：
24、若电机未即将达到分配的额定功率值，则使用速度环pid控制器进行控制；
25、若电机即将达到分配的额定功率值，则使用电流环pid控制器进行控制；
26、若电机此时正处于电流环pid控制器控制，当功率小于分配的额定功率时，改回使用速度环pid控制器控制。
27、根据本专利技术的另一方面，提供一种功率闭环控制方法，应用于控制底盘电机的功率分配，包括以下步骤：
28、设置速度环pid控制器和电流环pid控制器，分别用于控制电机的速度和电流；
29、在微控制器中，根据当前电流和电压之间的关系计算出每个电机的功率，并将四个电机的功率相加得到移动时底盘电机的总功率；
30、根据上位机发出的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对底盘各个电机的功率进行动态分配；
31、对每个电机根据动态分配得到的功率值执行功率闭环控制。
32、上述功率闭环控制方法还包括：
33、微控制器为stm32f427微控制器；传感器为bmi088惯性测量单元；电机为大疆3508电机。
34、上述功率闭环控制方法还包括：
35、根据上位机发出的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对底盘各个电机的功率进行动态分配包括：根据路面情况与上位机指令对底盘四个电机进行初始功率分配；
36、根据机器人姿态数据判断机器人的直行情况，若出现方向偏移，则将功率更多地分配至偏移的一侧，以补偿移动偏差；
37、根据机器人姿态数据判断机器人当前行驶路面的水平情况，若机器人正在上坡，则将更多的功率分配至后轮，以后驱主导的方式进行上坡；
38、根据机器人姿态数据判断机器人当前行驶路面的平整情况，若机器人正在起伏路段中运行，则根据四个轮子的打滑程度与机器人行驶的方向偏移程度对四个电机进行动态功率分配，从而修正机器人的移动偏移；
39、实时更新电机功率分配结果。
40、上述功率闭环控制方法还包括：
41、根据动态分配的功率值，对每个电机进行闭环控制包括：
42、若电机未即将达到分配的额定功率值，则使用速度环pid控制器进行控制；
43、若电机即将达到分配的额定功率值，则使用电流环pid控制器进行控制；
44、若电机此时正处于电流环pid控制器控制，当功率小于分配的额定功率时，改回使用速度环pid控制器控制。
45、根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被执行时实现如上所述的权利要求5-8中任一功率闭环控制方法的步骤。
46、根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机设备，包括处理器、存储器和存储于存储器上的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现如上所述的权利要求5-8中任一功率闭环控制方法的步骤。
47、本专利技术提供了一种功率动态分配闭环控制方法，与传统的静态功率分配方法相比，本方法具有以下有益效果。
48、精确的功率分配：该方法的动态功率分配能够根据实际需求精确地分配电机的功率。无论是面对复杂地形还是变化的工作负载，系统能够根据实时情况动态调整功率分配，确保机器人在移动过程中始终保持在额定功率范围内，避免功率超载或低效的功率利用。
49、提高能源利用效率：通过竞争控制机制，该方法能够最大限度地利用电机的额定功率。在需求不高时，电机可以运行在较低功率下，节省能源。而在需要更大功率输出时，系统能够自动调整功率分配，确保电机充分利用额定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机器人电机控制系统，包括：
2.根据权利要求1所述的机器人电机控制系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的机器人电机控制系统，其特征在于，所述根据上位机的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对所述底盘各个电机的功率进行动态分配包括：
4.根据权利要求1-3所述的机器人电机控制系统，其特征在于，所述用于根据动态分配的功率值，对每个电机进行闭环控制包括：
5.一种功率闭环控制方法，应用于控制底盘电机的功率分配，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的功率闭环控制方法，所述微控制器为STM32F427微控制器；所述传感器为BMI 088惯性测量单元；所述电机为大疆3508电机。
7.根据权利要求5或6所述的功率闭环控制方法，所述根据上位机发出的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对底盘各个电机的功率进行动态分配包括：根据路面情况与上位机指令对底盘四个电机进行初始功率分配；
8.根据权利要求6所述的功率闭环控制方法，其特征在于，所述根据动态分配的功率值，对每个电机进行闭环控制包
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被执行时实现如上所述权利要求5-8中任一功率闭环控制方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括处理器、存储器和存储于所述存储器上的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述权利要求5-8中任一功率闭环控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种机器人电机控制系统，包括：
2.根据权利要求1所述的机器人电机控制系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的机器人电机控制系统，其特征在于，所述根据上位机的移动指令和由传感器返回的机器人姿态数据，对所述底盘各个电机的功率进行动态分配包括：
4.根据权利要求1-3所述的机器人电机控制系统，其特征在于，所述用于根据动态分配的功率值，对每个电机进行闭环控制包括：
5.一种功率闭环控制方法，应用于控制底盘电机的功率分配，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的功率闭环控制方法，所述微控制器为stm32f427微控制器；所述传感器为bmi 088惯性测量单元；所述电机为大疆3508电机。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉燕，郑照烨，徐弘毅，吴新良，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：
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