CN104102148A - 一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于嵌入式系统的32位机器人控制器，它包括主频不低于500M具有嵌入式Linux操作系统的ARM9单片机、64M规格的程序存储器、32M规格的数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置。本发明运行速度快，处理能力强，系统运行平稳，控制器和机器人之间的互动反馈效率高，操作方便，升级和后续开发适应性强，易于本地化。

Description

一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器

 

技术领域

本发明涉及一种32位智能机器人控制器，特别是涉及一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器。

背景技术

随着集成化技术的不断进步，机器人正在向自主智能机器人方向发展。机器人的智能水平已经成为衡量一个机器人系统的重要指标。作为机器人完整系统的最重要部分之一，机器人运动是的各种参数以及实时可控性已经被日益关注。机器人除了具备视觉、听觉、触觉等层次的仿生功能外，还要具备一定的逻辑推理能力，但是当机器人的决策有限，如此在某些特殊环境或者现场环境不是很确定的时候，就需要人为指挥，来帮助实现工作目标，这就需要强调机器人与人的合作，在机器人的行为中把人的智慧和经验添加到机器的控制中作为命令和控制的补充。

以往的机器人，限于硬件和软件的能力限制，主要是基于具体硬件和软件的单一化设计。得到的控制系统往往在软硬件上都不具备兼容性和可扩展、可重构性。随着机器人作业领域的拓展和工作复杂程度的提高，另外加上传感器装置的增加，电机类型的变化，此时机器人控制系统就不再适用。对于新的硬件，如电子、机械等的要求，系统不得不重新设计制作，成本和效率将大打折扣。一个能够适合多种机器人的能够升级和扩展的“通用”的并且运行稳定和效率高的机器人控制系统将具有非常广阔的应用前景。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，结构稳定，运行平稳，运行和数据处理效率高，同时具有良好的可升级和可扩展性，对设备和硬件的适应能力强，便于系统的升级和扩展，有利于降低使用和维护成本。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，包括主频不低于500M的ARM9单片机、64M规格的程序存储器、32M规格的数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置，所述程序存储器、数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置均连接到ARM9单片机，所述伺服控制装置包括直流无刷电机、电机驱动装置、速度反馈装置、D/A转换装置和方向信号反馈装置，所述D/A转换装置和方向信号反馈装置接收ARM9单片机的信息输出，所述D/A转换装置和方向信号反馈装置与电机驱动装置实施信息交互，所述电机驱动装置向直流无刷电机输出控制信号，所述速度反馈装置接收直流无刷电机的信息输出并且向ARM9单片机实施信息输出。本发明架构简单稳定，运行平稳，数据处理效率高，对机器人动作控制和命令反馈精度高，系统智能化程度高，便于在作业中人机结合作业，同时具有良好的可升级和可扩展性，对设备和硬件的适应能力强，便于系统的升级和扩展，有利于降低使用和维护成本。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器的一种改进，还包括无线遥控接收器，所述无线遥控接收器连接到ARM9单片机。本改进通过设置的无线遥控接收器，降低作业时系统架设的难度，有利于简化整体架构，同时为机器人的操作和控制提供了方便，提高了作业效率。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器的又一种改进，还包括电源指示灯和电源检测装置，所述电源指示灯连接到电源检测装置，所述电源检测装置连接到电源装置。本改进通过设置的电源指示灯和电源检测装置，对电源的工作状态和性能参数进行及时监督和预警，为控制器的使用和状态估算提供了方便，从而提高了工作效率。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器的又一种改进，还包括MAX3232发送器和网络通信装置，所述网络通信装置和扬声器均通过MAX3232发送器连接到ARM9单片机。本改进通过设置的MAX3232发送器和网络通信装置，在提高控制器的数据传输效率的同时，还为控制器的更新升级提供了方便，提高了控制器系统的可扩展性和升级更新的能力，提高了控制器架构对不同硬件和软件的适应性，从而降低了控制器系统的维护、扩展和升级的难度和成本。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器的又一种改进，所述ARM9单片机内置具嵌入式Linux操作系统。本改进通过嵌入内置Linux操作系统，使得控制器系统架构稳定，并且具有良好的升级和扩展性能。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器的又一种改进，还包括通讯接口，所述通讯接口包括I/O接口或者IIC接口或者USB接口，所述伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置和传感器装置通过I/O接口或者IIC接口或USB接口与ARM9单片机连接。本改进通过设置的通讯接口，使得控制器的硬件连接和架设更为方便，降低了控制器的硬件的适应性替换和升级扩展的难度，使得控制器具有良好的适应性和实用性。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32为机器人控制器，架构稳定可靠，安全性高，具有良好的稳定性和执行能力，数据传输稳定传输效率高，同时具有良好的可升级和可扩展性能，对于不同的软件和硬件具有良好的适应能，能够有效地降低设备的升级、扩展和维护成本。

附图说明

图1、本发明的装置结构框图；

图2、本发明的一种实施例的ARM9单片机和辅助单片机的连接示意图；

图3、本发明的电源装置的供电电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1至图3所示，本发明公开的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，包括主频不低于500M的ARM9单片机、64M规格的程序存储器、32M规格的数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置，所述程序存储器、数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置均连接到ARM9单片机，所述伺服控制装置包括直流无刷电机、电机驱动装置、速度反馈装置、D/A转换装置和方向信号反馈装置，所述D/A转换装置和方向信号反馈装置接收ARM9单片机的信息输出，所述D/A转换装置和方向信号反馈装置与电机驱动装置实施信息交互，所述电机驱动装置向直流无刷电机输出控制信号，所述速度反馈装置接收直流无刷电机的信息输出并且向ARM9单片机实施信息输出。本发明架构简单稳定，运行平稳，数据处理效率高，对机器人动作控制和命令反馈精度高，系统智能化程度高，便于在作业中人机结合作业，同时具有良好的可升级和可扩展性，对设备和硬件的适应能力强，便于系统的升级和扩展，有利于降低使用和维护成本。

作为一种优选，还包括无线遥控接收器，所述无线遥控接收器连接到ARM9单片机。本发明通过设置的无线遥控接收器，降低作业时，系统架设的难度，有利于简化整体架构，同时为机器人的操作和控制提供了方便，提高了作业效率。

作为一种优选，还包括电源指示灯和电源检测装置，所述电源指示灯连接到电源检测装置，所述电源检测装置连接到电源装置。本发明通过设置的电源指示灯和电源检测装置，对电源的工作状态和性能参数进行及时监督和预警，为控制器的使用和状态估算提供了方便，从而提高了工作效率。

作为一种优选，还包括MAX3232发送器和网络通信装置，所述网络通信装置和扬声器均通过MAX3232发送器连接到ARM9单片机。本发明通过设置的MAX3232发送器和网络通信装置，在提高控制器的数据传输效率的同时，还为控制器的更新升级提供了方便，提高了控制器系统的可扩展性和升级更新的能力，提高了控制器架构对不同硬件和软件的适应性，从而降低了控制器系统的维护、扩展和升级的难度和成本。

作为一种优选，所述ARM9单片机内置具嵌入式Linux操作系统。本发明通过嵌入内置Linux操作系统，使得控制器系统架构稳定，并且具有良好的升级和扩展性能。

作为一种优选，还包括通讯接口，所述通讯接口包括I/O接口或者IIC接口或者USB接口，所述伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置和传感器装置通过I/O接口或者IIC接口或USB接口与ARM9单片机连接。本发明通过设置的通讯接口，使得控制器的硬件连接和架设更为方便，降低了控制器的硬件的适应性替换和升级扩展的难度，使得控制器具有良好的适应性和实用性。

实施例

如图1和图2所示，本发明以嵌入式操作系统Linux多任务操作系统为控制器的核心平台，使其二次开发更为方便快捷，由于多任务的控制机制，使机器人的采集数据、模型分析和控制输出变得更为可靠方便。同时也为后续的机器人视觉系统、音觉系统的开发应用提供了完善的硬件平台。另外系统支持Unicode，很容易本地化，使得控制器的使用更为方便。同时设置的JTAG程序调试下载接口使得控制器的调试检测更为高效便捷。本发明的ARM9单片机STR911FAM44还可以通过IIC接口连接有辅助单片机ATME GA8.16PC以提高控制器的运行与命令反馈效率，传感器装置则可以为速度传感器、温度传感器、湿度传感器、光强传感器、火焰传感器、氧含量传感器、有毒气体传感器以及烟雾传感器等中的一种或者几种，传感器装置的传感器均如同气体连接到ARM9单片机的外接设备一样通过I/O接口连接到ARM9单片机中辅助单片机，如同液晶触摸显示屏、液晶触摸显示屏等与ARM9单片机的连接。同时本发明的控制器还可以设置有USB 接口以方便数据传输和更新。另外功能键装置中的各个功能键可以根据实际的操作指令和控制需要进行功能设置，灵活性高，方便不同操作习惯和作业要求的灵活应用。

本发明公开的一种基于嵌入式系统的32为机器人控制器，架构稳定可靠，安全性高，具有良好的稳定性和执行能力，数据传输稳定传输效率高，同时具有良好的可升级和可扩展性能，对于不同的软件和硬件具有良好的适应能，能够有效地降低设备的升级、扩展和维护成本。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：它包括主频不低于500M的ARM9单片机、64M规格的程序存储器、32M规格的数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置，所述程序存储器、数据存储器、伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置、传感器装置和功能键装置均连接到ARM9单片机，所述伺服控制装置包括直流无刷电机、电机驱动装置、速度反馈装置、D/A转换装置和方向信号反馈装置，所述D/A转换装置和方向信号反馈装置接收ARM9单片机的信息输出，所述D/A转换装置和方向信号反馈装置与电机驱动装置实施信息交互，所述电机驱动装置向直流无刷电机输出控制信号，所述速度反馈装置接收直流无刷电机的信息输出并且向ARM9单片机实施信息输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：还包括无线遥控接收器，所述无线遥控接收器连接到ARM9单片机。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：还包括电源指示灯和电源检测装置，所述电源指示灯连接到电源检测装置，所述电源检测装置连接到电源装置。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：还包括MAX3232发送器和网络通信装置，所述网络通信装置和扬声器均通过MAX3232发送器连接到ARM9单片机。

5.根据权利要求3所述的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：还包括MAX3232发送器和网络通信装置，所述网络通信装置和扬声器均通过MAX3232发送器连接到ARM9单片机。

6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：所述ARM9单片机内置具嵌入式Linux操作系统。

7.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的32位机器人控制器，其特征在于：还包括通讯接口，所述通讯接口包括I/O接口或者IIC接口或者USB接口，所述伺服控制装置、液晶触摸显示屏、音频装置、电源装置和传感器装置通过I/O接口或者IIC接口或USB接口与ARM9单片机连接。