CN103823442A - 一种基于can总线的智能舵机驱动器及其控制方法 - Google Patents

一种基于can总线的智能舵机驱动器及其控制方法 Download PDF

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何清华
罗笑林
张大庆
邓宇
何松泉
朱锐力
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Abstract

本发明公开了一种基于CAN总线的智能舵机驱动器及其控制方法，包括CAN收发器、控制器、驱动器、采样模块及传感器模块，所述采样模块、传感器模块及CAN收发器均与控制器相连，所述采样模块的输入端与驱动器相连，所述采样模块的输出端与控制器的输入端相连，所述传感器模块与舵机相连，所述控制器通过CAN收发器与上位机相连，所述控制器的控制端与驱动器的输入端相连，通过驱动器驱动舵机工作；利用该装置中的控制器对舵机的状态数据和驱动器的状态数据进行处理，减轻了上位机的负担，提高了上位机的稳定性；每个智能舵机驱动器都能通过CAN总线感知到其他舵机的状态，以此来调整本机的状态。

Description

一种基于CAN总线的智能舵机驱动器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于CAN总线的智能舵机驱动器及其控制方法
背景技术
在工程机械、农业机械、遥控设备上，舵机通常用来作为执行器来执行预定的动作，而执行这类动作则需要舵机驱动器进行驱动。
常规的驱动器只有舵机驱动功能，位置反馈等信息都是反馈到上位机或主控制器上的，加重了上位机或主控制器运算工作量；每个驱动器都只能依靠上位机或主控制器进行直接控制，不能与相邻的驱动器进行信息交互，无法实现CAN总线的网络控制；常规驱动器不具备对电压、电流、温度的采样，上位机或主控制器无法了解到驱动器的工作状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供基于CAN总线的智能舵机驱动器及其控制方法，从而提升设备的执行的精度、效率，并且提供基于CAN总线组网方案。
一种基于CAN总线的智能舵机驱动器，包括CAN收发器、控制器、驱动器、采样模块及传感器模块，所述采样模块、传感器模块及CAN收发器均与控制器相连，所述采样模块的输入端与驱动器相连采集驱动器的电流、电压及温度，所述采样模块的输出端与控制器的输入端相连，所述传感器模块用于采集舵机中的角度与位置，所述控制器通过CAN收发器与上位机相连，所述控制器的控制端与驱动器的输入端相连，通过驱动器驱动舵机工作。
所述传感器模块包括角度传感器与位置传感器。
所述采样模块包括温度采样芯片、电压采样芯片及电流采样芯片。
一种基于CAN总线的智能舵机驱动器的控制方法，在设有多个舵机的设备上，采用所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器，每个舵机分别与一个智能舵机驱动器相连，上位机依据实时采集的每个舵机的工作状态，发送控制指令经控制器输送至智能舵机驱动器，依据力的平衡原理，智能舵机驱动器驱动舵机的工作状态，使得安装有多个舵机的设备保持在平衡状态；同时，控制器通过CAN收发器上传智能驱动器的工作状态数据；
所述舵机的工作状态数据包括舵机的角度与位置。
所述智能驱动器的工作状态数据包括驱动器的输出电流、输出电压及温度。
当上位机无法发出控制指令时，控制器利用CAN收发器从CAN总线获取的其他控制器控制的舵机状态，发出控制指令调整本舵机进行复位，使舵机进入到之前由操作人员设定的稳定的状态确保设备与人员的安全；
当上位机获得某个舵机的故障信号时，智能舵机驱动器多次尝试也无法对其状态进行改变的时候，上位机根据每个舵机的传感器模块采集的数据调整其他非故障舵机系统的状态，通过智能驱动器驱动舵机，依据力的平衡原理，使设备进入到稳定状态，确保设备的稳定与安全。
有益效果
本发明提供了一种基于CAN总线的智能舵机驱动器及其控制方法，包括CAN收发器、控制器、驱动器、采样模块及传感器模块，所述采样模块、传感器模块及CAN收发器均与控制器相连，所述采样模块的输入端与驱动器相连，所述采样模块的输出端与控制器的输入端相连，所述传感器模块与舵机相连，所述控制器通过CAN收发器与上位机相连，所述控制器的控制端与驱动器的输入端相连，通过驱动器驱动舵机工作；该智能舵机驱动器通过采样模块实时采集驱动器本身的工作状态，上传至上位机，使得上位机能对驱动器进行实时监控；利用该装置中的控制器对舵机的状态数据和驱动器的状态数据进行处理，减轻了上位机的负担，提高了上位机的稳定性；通过每一个智能舵机驱动器都通过CAN总线进行连接，并且在总线上连接上位机，所有智能舵机驱动器在总线上获取上位机或主控制器的控制指令，但是当上位机或主控制器出现故障时，无法正常下发控制数据的时候，根据力的平衡原理，按照CAN总线上其他舵机的状态信息，来调整本智能舵机驱动器的状态，并且实时将本智能舵机的状态信息放置在总线上，以实现连动，实现了设备在未知情况下自主判断实现安全稳定的工作。
附图说明
图1为本发明所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器的结构示意图；
图2为多个智能舵机驱动器的连接示意图；
图3为多个智能舵机驱动器的控制过程流程图；
图4为实施例中前进舵机发生故障时直升飞机机体舵机力作用示意图；
图5为实施例中上位机调整后直升飞机机体舵机力作用示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示为本发明所述一种基于CAN总线的智能舵机驱动器的结构示意图，包括CAN收发器、控制器、驱动器、采样模块及传感器模块，所述采样模块、传感器模块及CAN收发器均与控制器相连，所述采样模块的输入端与驱动器相连采集驱动器的电流、电压及温度，所述采样模块的输出端与控制器的输入端相连，所述传感器模块用于采集舵机中的角度与位置，所述控制器通过CAN收发器与上位机相连，所述控制器的控制端与驱动器的输入端相连，通过驱动器驱动舵机工作。
所述传感器模块包括角度传感器与位置传感器。
所述采样模块包括温度采样芯片、电压采样芯片及电流采样芯片。
一种基于CAN总线的智能舵机驱动器的控制方法，在设有多个舵机的设备上，采用所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器，每个舵机分别与一个智能舵机驱动器相连，每个智能舵机驱动器通过CAN总线与上位机相连，如图2所示；上位机依据实时采集的每个舵机的工作状态，发送控制指令经控制器输送至智能舵机驱动器，依据力的平衡原理，智能舵机驱动器驱动舵机的工作状态，使得安装有多个舵机的设备保持在平衡状态；同时，控制器通过CAN收发器上传智能驱动器的工作状态数据。
所述智能驱动器的工作状态数据包括驱动器的输出电流、输出电压及温度；
所述舵机的工作状态数据包括舵机的角度与位置。
驱动器则通过操作人员设定保障设备与人员安全的状态参数，状态参数包括但不限于高度、角度、长度、温度、湿度、经纬度等，并且由各驱动器自主学习储存，同时，控制器通过CAN收发器上传智能驱动器的工作状态数据和舵机的工作状态数据；
当上位机无法发出控制指令时，控制器利用CAN收发器从CAN总线获取的其他控制器控制的舵机状态，发出控制指令调整本舵机进行复位，使舵机进入到之前由操作人员设定的稳定的状态确保设备与人员的安全；
当上位机获得某个舵机的故障信号时，智能舵机驱动器多次尝试也无法对其状态进行改变的时候，上位机根据每个舵机的传感器模块采集的数据调整其他非故障舵机系统的状态，通过智能驱动器驱动舵机，使设备进入到相对稳定的状态，确保设备的稳定与安全。具体情况系统流程图如图3所示
举例说明：例如在无人直升飞机控制中，由四个直线舵机控制飞机的上下左右，由一个直线舵机控制飞机的尾部状态，由一个旋转舵机控制油门拉线，以此控制发动机油门大小。上位机控制器控制飞机前进后退以及锁定尾部。此时操作人员将飞机的悬停状态设定成为稳定状态，此时各舵机将此时的状态记录储存下来，包括舵机高度、舵机伸出的长度、飞机的角度等信息也同时储存。当飞机在控制过程中无法获取上位机的控制信息的时候，飞机将停止之前的动作，恢复到悬停姿态，将飞机置于之前设定的稳定状态，即维持在设定的高度。
当无人直升机上一个舵机出现故障时，其他的舵机将通过CAN总线获取故障舵机的状态，如舵机伸出或缩回的长度，此时设备的角度、高度等情况。上位机会根据故障的舵机的位置状况来调整。飞机处于向前的飞行姿态，而此时，控制向前的舵机出现故障无法控制，控制向前的舵机在多次尝试改变状态失败的情况下，其他剩余四个舵机将根据之前操作人员设定的状态使飞机处于悬停姿态，如将向后的舵机伸出或缩回，使之与前进舵机平衡的状态即可，各个舵机将从CAN总线上获取飞机的状态信息，再进行调整，如调整发动机油门，使飞机处于悬停状态。
参见图4、图5，假设四个直线舵机中的用于控制直升飞机向前飞行的前进舵机出现控制故障，即前进舵机伸出后无法收回，整个机体因前进舵机所产生的力作用而向前倾斜并使机体向前飞行，这时上位机获得前进舵机的故障信号，然后调整用于直升飞机向后飞行的后退舵机伸出，产生能与前进舵机所产生的力作用相抵消的反向力作用，以保持机体恢复平衡状态而悬停在空中。那么与以上情况相似的，假设有一个以上的舵机出现故障，则上位机对剩余的舵机进行控制，以力平衡为目的，使机体恢复平衡而悬停在空中。

Claims (5)

1.一种基于CAN总线的智能舵机驱动器，其特征在于，包括CAN收发器、控制器、驱动器、采样模块及传感器模块，所述采样模块、传感器模块及CAN收发器均与控制器相连，所述采样模块的输入端与驱动器相连采集驱动器的电流、电压及温度，所述采样模块的输出端与控制器的输入端相连，所述传感器模块用于采集舵机中的角度与位置，所述控制器通过CAN收发器与上位机相连，所述控制器的控制端与驱动器的输入端相连，通过驱动器驱动舵机工作。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器，其特征在于，所述传感器模块包括角度传感器与位置传感器。
3.根据权利要求2所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器，其特征在于，所述采样模块包括温度采样芯片、电压采样芯片及电流采样芯片。
4.一种基于CAN总线的智能舵机驱动器的控制方法，其特征在于，在设有多个舵机的设备上，采用权利要求1-3任一项所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器，每个舵机分别与一个智能舵机驱动器相连，上位机依据实时采集的每个舵机的工作状态，发送控制指令经控制器输送至智能舵机驱动器，依据力的平衡原理，智能舵机驱动器驱动舵机的工作状态，使得安装有多个舵机的设备保持在平衡状态；同时，控制器通过CAN收发器上传智能驱动器的工作状态数据；
所述舵机的工作状态数据包括舵机的角度与位置。
5.根据权利要求4所述的基于CAN总线的智能舵机驱动器的控制方法，其特征在于，所述智能驱动器的工作状态数据包括驱动器的输出电流、输出电压及温度。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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