CN106078796A - 一种复用接口舵机 - Google Patents

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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Abstract

本发明公开了一种复用接口舵机，包括：舵机控制板中的单片机分别与电机驱动模块、位置反馈模块、电流反馈模块及通讯接口连接，所述电机驱动模块连接电机，电机经过减速机构与所述位置反馈模块连接，舵机控制板中还包括与单片机连接的复用输入/输出接口，用于在控制电路不变的情况下，直接更换外接的不同模式的接口信号模块，并由单片机实现对接口信号的控制。本发明实现了舵机接口的复用，能够在不改变控制电路的情况下直接更换外接的不同模式的接口信号模块，节约了系统资源，降低了机器人的成本。

Description

一种复用接口舵机
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，尤其是涉及一种复用接口舵机。
背景技术
智能机器人各关节通过安装舵机以实现关节的转动，双足机器人通过舵机运转更能实现机器人行走，达到拟人的效果。各舵机通过通信控制线与机器人主控板或其他部件实现通信。
现在技术提供的机器人舵机，各舵机只能通过增加I/O口来实现不同模式接口信号的输入或输出，从而实现多种模式信号与主控板的通信。由于只能根据外接模块的不同，每次都需更换硬件电路板，而并不能直接由控制信号线的连接实现各舵机外接不同模式的接口信号模块，不能方便切换不同的应用场景。因此现有技术导致各舵机当增加传感器等反馈部件时，占用较多I/O口及定时器等资源，每次更换电路成本高，实现方式复杂，不能方便及时地对机器人进行控制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种复用接口舵机，用于机器人关节等部位后，能够在不改变控制电路的情况下直接更换外接的不同模式的接口信号模块，实现了舵机接口的复用，节约系统资源，降低了机器人的成本。
为了达到本发明的目的，本发明提供的复用接口舵机，包括：舵机控制板中的单片机分别与电机驱动模块、位置反馈模块、电流反馈模块及通讯接口连接，所述电机驱动模块连接电机，电机经过减速机构与所述位置反馈模块连接，舵机控制板中还包括与单片机连接的复用输入/输出接口，用于在控制电路不变的情况下，直接更换外接的不同模式的接口信号模块，并由单片机实现对接口信号的控制。
进一步地，复用输入/输出接口信号为连接的一输入模块或一输出模块的信号，在一种场景下为其中的一种模式信号。
进一步地，所述复用输入/输出接口信号通过舵机控制信号线传输，并通过所述通讯接口与主控板连接。
优选地，所述复用输入/输出接口信号为外接输入模块中的一组触摸按键信号。
优选地，所述复用输入/输出接口信号为外接输入模块中的一组机械按键信号。
优选地，所述复用输入/输出接口信号为外接输出模块中的一组单色/多色指示灯信号。
本发明提供的复用接口舵机技术方案，由于其中电气连接结构包括：舵机控制板中的单片机分别与电机驱动模块、位置反馈模块、电流反馈模块及通讯接口连接，所述电机驱动模块连接电机，电机经过减速机构与所述位置反馈模块连接，舵机控制板中还包括与单片机连接的复用输入/输出接口，用于在控制电路不变的情况下，直接更换外接的不同模式的接口信号模块，并由单片机实现对接口信号的控制，因此，使得本发明提供的复用接口舵机，用于机器人关节等部位后，能够在不改变控制电路的情况下直接更换外接的不同模式的接口信号模块，实现了舵机接口的复用，节约系统资源，降低了机器人的成本。
附图说明
附图用来对本发明技术方案的进一步理解，将更好地体现本发明各种特征和优点，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不限定本发明的范围。
图1为本发明一种复用接口舵机一个实施例的原理示意图；
图2为本发明一种复用接口舵机一个实施例的接口连接示意图；
图3为本发明一种复用接口舵机另一个实施例的接口连接示意图；
图4为本发明一种复用接口舵机又一个实施例的接口连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明一种复用接口舵机一个实施例的原理示意图，如图1所示，本发明实施例的舵机包括舵机控制板，其中舵机控制板中的单片机分别与电机驱动模块、位置反馈模块、电流反馈模块及通讯接口连接，所述电机驱动模块连接电机，电机经过减速机构与所述位置反馈模块连接，舵机控制板中还包括与单片机连接的复用输入/输出接口，用于在控制电路不变的情况下，直接更换外接的不同模式的接口信号模块，并由单片机实现对接口信号的控制。
具体地，由单片机控制实现：在控制电路不改变的情况下，根据当前场景下实际接口信号模式，通过配置参数，执行针对一输入接口或一输出接口相应的程序模块，执行相应的操作，从而实现不同的外接模块的应用。
舵机复用输入/输出接口实现通信的原理如下:
主控板通过通讯接口与舵机控制板物理连接，控制信号采用单总线双向通信物理模式，舵机可以包括机器人各关节的多个舵机。通信数据中包含与各舵机控制板连接的一输入模块或一输出模块的接口的通信数据。各舵机在单片机的控制下实现接收主控板发送的命令或舵机发送应答数据。
进一步地，复用输入/输出接口信号为连接的一输入模块或一输出模块的信号，在一种场景下为其中的一种模式信号。
其中，输入模块的模式类型或输出模块的模式类型分别可以包括多种模式，例如按键或指示灯等，本发明对外接模块的种类和模式的类型不做限制。但在一种场景下为其中的一种模式信号连接到所述复用输入/输出接口。因此本发明可根据需要实现输入接口或输出接口的复用，从而节约了系统资源，减少了舵机外围走线。
进一步地，所述复用输入/输出接口的接口信号通过舵机控制信号线传输，并通过所述通讯接口与主控板连接。
具体地，经与通讯接口控制信号线的连接，舵机控制板的单片机接受来自主控板的控制信号，再通过电机驱动模块实现电机转动，电机带动减速机构一系列齿轮组，减速后传动至舵机的输出轴，与输出轴连接的位置反馈模块将输出一个电压信号到舵机控制板，进行反馈，然后舵机控制板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到对机器人关节的控制。
进一步地，也可通过电流反馈模块的反馈对舵机进行更精确的控制。
舵机的控制信号是脉冲宽度调制PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
可选地，舵机控制板也可以使用复杂可编程逻辑器件(Complex ProgrammableLogic Device，CPLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等可编程器件代替单片机来产生舵机的控制信号。
图2为本发明一种复用接口舵机一个实施例的接口连接示意图，如图2所示，本发明这一个实施例中，复用输入/输出接口的接口信号为外接输入模块中的一组触摸按键信号。
其中，舵机10包括舵机控制板11，舵机控制板11连接的复用输入/输出接口的接口信号包括多组触摸按键L11、L12、L13的输入信号。
具体地，多组触摸按键可安装于机器人需要的部位，例如肢体躯干等部位，用于对机器人触摸控制。多组触摸按键能够克服现有机器人肢体躯干等部位不能感应控制的缺陷，实现将该复用接口舵机用于机器人肢体躯干等部位后，可直接由用户感应控制，提高了人机交互的灵活性。
图3为本发明一种复用接口舵机另一个实施例的接口连接示意图，如图3所示，本发明这一个实施例中，复用输入/输出接口的接口信号为外接输入模块中的一组机械按键信号。
其中，舵机控制板11连接的复用输入/输出接口的接口信号包括多组机械按键L21、L22、L23的输入信号；
具体地，多组机械按键的作用和好处与上述多组触摸按键类似，进一步地，多组机械按键还用于作为障碍物的触碰反馈部件，例如安装在机器人脚部，当机器人行进中碰到障碍物时，由于系统接收到机械按键的反馈信号机器人可以被控制停止前进。
图4为本发明一种复用接口舵机又一个实施例的接口连接示意图，如图4所示，本实施例中，优选地，复用输入/输出接口信号包括单色/多色体表指示灯信号。所述单色/多色体表指示灯例如可以选用红色或蓝色，或多色灯，用来使得机器人显示不同的灯光效果，散发出迷人的光彩。
其中，舵机控制板11连接的复用输入/输出接口的接口信号为外接输出模块中的一组单色/多色指示灯信号，具体包括用来作单色/多色体表指示灯的发光二极管D31、D32、D33及其各自串接的电阻R31、R32、R33。
综上所述，本发明实施例提供的复用接口舵机，用于控制机器人关节等部位的活动，由于舵机控制板中还包括了与单片机连接的复用输入/输出接口，用于在控制电路不变的情况下，直接更换外接的不同模式的接口信号模块，并由单片机实现对接口信号的控制，因此，使得本发明提供的复用接口舵机，用于机器人关节等部位后，能够在不改变控制电路的情况下直接更换外接的不同模式的接口信号模块，实现了舵机接口的复用，并可以对多个舵机的复用输入/输出接口进行控制。本发明的复用接口舵机节约系统资源，降低了机器人的成本，还可以简化机器人内部的走线结构，提高了产品的可靠性。
上文实施例仅用以作为本发明的实施方式的说明给出。它们并不以任何方式限制由所附的权利要求限定的本发明的范围。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动对上文实施例所记载的技术方案进行的各种修改或变形，或者对其中部分或者全部技术特征进行的等同替换，其本质并不脱离本发明技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种复用接口舵机，包括：舵机控制板中的单片机分别与电机驱动模块、位置反馈模块、电流反馈模块及通讯接口连接，所述电机驱动模块连接电机，电机经过减速机构与所述位置反馈模块连接，其特征在于，舵机控制板中还包括与单片机连接的复用输入/输出接口，用于在控制电路不变的情况下，直接更换外接的不同模式的接口信号模块，并由单片机实现对接口信号的控制。
2.根据权利要求1所述的复用接口舵机，其特征在于，复用输入/输出接口信号为连接的一输入模块或一输出模块的信号，在一种场景下为其中的一种模式信号。
3.根据权利要求1或2所述的复用接口舵机，其特征在于，所述复用输入/输出接口信号通过舵机控制信号线传输，并通过所述通讯接口与主控板连接。
4.根据权利要求3所述的复用接口舵机，其特征在于，所述复用输入/输出接口信号为外接输入模块中的一组触摸按键信号。
5.根据权利要求3所述的复用接口舵机，其特征在于，所述复用输入/输出接口信号为外接输入模块中的一组机械按键信号。
6.根据权利要求3所述的复用接口舵机，其特征在于，所述复用输入/输出接口信号为外接输出模块中的一组单色/多色指示灯信号。
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