一种用于可拓展模块化的移动机械臂控制系统

摘要

本发明涉及一种用于可拓展模块化的移动机械臂控制系统。其方案是：工业计算机(1)通过1～3个运动规划控制器(2)分别与1～6个机械臂区域控制器(4)和1～6个移动平台区域控制器(9)连接；每个机械臂区域控制器(4)分别与1～6个关节驱动模块(5)连接；每个关节驱动模块(5)与第一信息采集反馈器(6)对应连接；每1～6个第一信息采集反馈器(6)与各自对应的关节驱动模块(5)连接的机械臂区域控制器(4)连接；每个移动平台区域控制器(9)分别与2～4个轮子驱动模块(8)连接；每个轮子驱动模块(8)与第二信息采集反馈器(7)对应连接；每2～4个第二信息采集反馈器(7)与各自对应的轮子驱动模块(8)连接的移动平台区域控制器(9)连接。本发明具有鲁棒性、抗干扰性和实时性强等特点。

主权项

一种用于可拓展模块化的移动机械臂控制系统，其特征在于：工业计算机(1)通过以太网以有线或无线方式与1～3个运动规划控制器(2)分别连接；每个运动规划控制器(2)各自通过CAN‑bus分别与1～6个机械臂区域控制器(4)和1～6个移动平台区域控制器(9)连接；每个机械臂区域控制器(4)各自通过CAN‑bus分别与1～6个关节驱动模块(5)连接；每个关节驱动模块(5)分别与各自对应的第一信息采集反馈器(6)连接；每1～6个第一信息采集反馈器(6)分别与各自对应的关节驱动模块(5)连接的机械臂区域控制器(4)连接；每个移动平台区域控制器(9)各自通过CAN‑bus分别与2～4个轮子驱动模块(8)连接；每个轮子驱动模块(8)分别与各自对应的第二信息采集反馈器(7)连接；每2～4个第二信息采集反馈器(7)分别与各自对应的轮子驱动模块(8)连接的移动平台区域控制器(9)连接；电源模块(3)与每个运动规划控制器(2)、每个机械臂区域控制器(4)、每个移动平台区域控制器(9)、每个关节驱动模块(5)、每个轮子驱动模块(8)、每个第一信息采集反馈器(6)和每个第二信息采集反馈器(7)分别连接；运动规划控制软件嵌入在运动规划控制器(2)中；所述的关节驱动模块(5)包括第四DSP芯片(22)、第一光电耦合模块(23)、第一电机驱动模块(24)和第一自我保护单元(25)；第四DSP芯片(22)的PWM1和PWM2引脚分别与第一光电藕合模块(23)的ANODE1和ANODE2引脚对应连接，第四DSP芯片(22)的IOPE3引脚与第一自我保护单元(25)的ENABLE_BRAKE引脚连接，第一光电藕合模块(23)的OV1和OV2引脚分别与第一电机驱动模块(24)的BHI和BLI引脚对应连接，第一自我保护单元(25)的BRAKE1和BRAKE2引脚分别与第一电机驱动模块(24)的OUT1和OUT2引脚对应连接；第四DSP芯片(22)通过CAN‑bus与机械臂区域控制器(4)连接，第四DSP芯片(22)的APP1_SENSOR和APP2_SENSOR引脚分别与各自对应的第一信息采集反馈器(6)连接，第四DSP芯片(22)的VDDIO引脚、第一光电耦合模块(23)的VCC引脚和第一电机驱动模块(24)的VCC引脚分别与电源模块(3)连接；所述的轮子驱动模块(8)包括第五DSP芯片(26)、第二光电耦合模块(27)、第二电机驱动模块(28)和第二自我保护单元(29)；第五DSP芯片(26)的PWM1和PWM2引脚分别与第二光电藕合模块(27)的ANODE1和ANODE2引脚对应连接，第五DSP芯片(26)的IOPE3引脚与第二自我保护单元(29)的ENABLE_BRAKE引脚连接，第二光电藕合模块(27)的OV1和OV2引脚分别与第二电机驱动模块(28)的BHI和BLI引脚对应连接，第二自我保护单元(29)的BRAKE1和BRAKE2引 脚分别与第二电机驱动模块(28)的OUT1和OUT2引脚对应连接；第五DSP芯片(26)通过CAN‑bus与移动平台区域控制器(9)连接；第五DSP芯片(26)的APP1_SENSOR和APP2_SENSOR引脚分别与各自对应的第二信息采集反馈器(7)连接，第五DSP芯片(26)的VDDIO引脚、第二光电耦合模块(27)的VCC引脚和第二电机驱动模块(28)的VCC引脚分别与电源模块(3)连接；所述的运动规划控制软件的主流程为：S‑1：初始化，进入循环；S‑2：判断运动规划控制器(2)是否接收到工业计算机(1)的指令，不是则关节驱动模块(5)驱动的关节和轮子驱动模块(8)驱动的轮子停止运动，是则进行S‑3；S‑3：运动规划控制器(2)发送指令至每个机械臂区域控制器(4)和移动平台区域控制器(9)；S‑4：判断机械臂区域控制器(4)和移动平台区域控制器(9)是否接收到运动规划控制器(2)的指令，不是则重新判断：是则进行S‑5；S‑5：判断关节驱动模块(5)和轮子驱动模块(8)是否进行零位置检测，是则进行零位置检测，再返回S‑4，不是则进行S‑6；S‑6：关节驱动模块(5)和轮子驱动模块(8)分别接收各自对应的机械臂区域控制器(4)和移动平台区域控制器(9)相应的指令；S‑7：读取关节驱动模块(5)和轮子驱动模块(8)接收到的信息；通过运动控制算法，关节驱动模块(5)控制关节动作，轮子驱动模块(8)控制轮子运动；S‑8：判断关节驱动模块(5)所驱动的关节和轮子驱动模块(8)所驱动的轮子是否正常工作，正常工作则分别发送信息至第一信息采集反馈器(6)和第二信息采集反馈器(7)，非正常工作则分别启动第一自我保护单元(25)和第二自我保护单元(29)，再分别发送信息至第一信息采集反馈器(6)和第二信息采集反馈器(7)；S‑9：判断第一信息采集反馈器(6)和第二信息采集反馈器(7)是否接收到关节和轮子的状态信息，是则进行S‑10，不是则返回S‑7；S‑10：发送关节驱动模块(5)所驱动的关节和轮子驱动模块(8)所驱动的轮子的状态信息至相应的机械臂区域控制器(4)和移动平台区域控制器(9)，再返回S‑2。