CN107053172B - 舵机主板控制电路以及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舵机主板控制电路以及机器人。其中，该舵机主板控制电路包括主控芯片；驱动芯片，驱动芯片与主控芯片连接，以接收主控芯片输出的控制信号，并根据控制信号而输出驱动信号至舵机的电机以控制电机的转动；驱动芯片进一步包括电流感应端，以感应电机的电流信息；采集芯片，包括电流信息采集端，电流信息采集端与电流感应端连接，以接收电流信息；采集芯片进一步连接主控芯片，以将电流信息反馈至主控芯片。通过上述方式，能有效提高电机电流信息采集的精准度，并将该电流信息迅速反馈至主控芯片，从而提高主控芯片控制电机转动的精准度。

Description

舵机主板控制电路以及机器人

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种舵机主板控制电路以及机器人。

背景技术

随着科技的进步，机器人技术得到了极大地发展，其已经逐渐地走进了人们的日常生活中。在机器人技术中，舵机主板控制电路是其重要的组件，控制着机器人执行各种操作。

舵机主板控制电路中主控电路板根据获取的电机电流发出控制信号以控制电机的转动，但是，现有技术的舵机控系统中主控电路板对于电机电流的采集不够精准，影响主控芯片发出控制电机停止转动或改变转速的判断指令，进而导致舵机的转动角度出现偏差。

发明内容

本发明提供一种舵机主板控制电路以及机器人，能有效提高电机电流信息采集的精准度，从而提高主控芯片控制舵机转动的精准度。

为解决上述问题，本发明提供一种舵机主板控制电路，应用于一舵机，该舵机主板控制电路包括：主控芯片，包括第一反馈引脚；驱动芯片，驱动芯片与主控芯片连接，以接收主控芯片输出的控制信号，并根据控制信号而输出驱动信号至舵机的电机以控制电机的转动；驱动芯片进一步包括电流感应引脚，以感应电机的电流信息；采集芯片，包括第一输入引脚、第二输入引脚及输出引脚，采集芯片的第一输入引脚与电流感应引脚连接，以采集电流信息；采集芯片的第二输入引脚通过一第一电容接地，采集芯片的输出引脚通过一第一电阻而连接至主控芯片的第一反馈引脚，以将采集的电机的电流信息反馈至主控芯片。

其中，主控芯片还包括第一输出引脚和第二输出引脚；驱动芯片还包括第一输入引脚、第二输入引脚、第一输出引脚和第二输出引脚；其中，驱动芯片的第一输入引脚和第二输入引脚分别通过一第二电阻和一第三电阻而连接至主控芯片的第一输出引脚和第二输出引脚，以接收主控芯片的控制信号；驱动芯片的第一输出引脚和第二输出引脚分别与电机连接，以将驱动芯片根据接收的控制信号而产生的驱动信号输出至电机，以驱动电机进行转动。

其中，驱动芯片中的电流感应引脚进一步通过一第四电阻而接地。

其中，采集芯片的第一输入引脚进一步通过一第二电容而接地，采集芯片的输出引脚进一步通过一第三电容接地。

其中，舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的角度采集及控制芯片，角度采集及控制芯片用于采集舵机旋转的角度信息并将角度信息反馈至主控芯片，主控芯片根据反馈的角度信息而发出角度控制信号至角度采集及控制芯片，以通过角度采集及控制芯片而控制舵机的偏转的角度。

其中，角度采集及控制芯片为磁编码芯片，磁编码芯片根据磁场变化而采集舵机偏转的角度信息，且磁编码芯片进一步包括反馈引脚、第一偏转角度控制引脚和第二偏转角度控制引脚；主控芯片进一步包括第二反馈引脚、第一偏转角度控制引脚和第二偏转角度控制引脚；其中，磁编码芯片的反馈引脚连接主控芯片的第二反馈引脚以将舵机偏转的角度信息反馈至主控芯片，而主控芯片的第一偏转角度控制引脚和第二偏转角度控制引脚分别与磁编码芯片的第一偏转角度控制引脚和第二偏转角度控制引脚连接，以将主控芯片根据反馈的舵机偏转的角度信息而产生的角度控制信号输出至磁编码芯片，以通过磁编码芯片而控制舵机偏转的角度。

其中，舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的通讯芯片，通讯芯片进一步与上位机连接，用于维持主控芯片与上位机的通讯。

其中，舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的温度采集芯片，温度采集芯片用于采集驱动电机的温度，若所采集到的驱动电机的温度大于一预设阈值，则主控芯片控制驱动电机停止旋转，或降低驱动电机旋转的速度。

其中，舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的电源芯片和电量检测芯片；其中，电源芯片用于为舵机提供电源；电量检测芯片用于采集舵机内部一电池的电量。

为解决上述问题，本发明提供一种机器人，该机器人包括中央处理器、CAN总线以及多个舵机，每个舵机包括前述的舵机主板控制电路，每个舵机主板控制电路通过CAN总线与中央处理器进行信号传输。

本发明舵机主板控制电路通过驱动芯片的电流感应端感应电机的电流信息，并将该电流信息输出至采集芯片的电流信息采集端，采集芯片进一步将该电流信息反馈至主控芯片以控制电机的转动，能有效提高电机电流信息采集的精准度，并将该电流信息迅速反馈至主控芯片，从而提高主控芯片控制电机转动的精准度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，进一步可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明舵机一实施例的结构示意图；

图2是图1的一电路示意图；

图3是本发明舵机主板控制电路一实施例的结构示意图；

图4是图3中主控芯片与角度采集及控制芯片的一电路示意图；

图5是本发明机器人一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明舵机主板控制电路一实施例的结构示意图。本实施例的舵机主板控制电路10应用于舵机20，舵机20可以应用于机器人、无人机，但不仅限于此。本实施例的舵机主板控制电路10包括主控芯片100、驱动芯片101以及采集芯片102。

具体地，驱动芯片101与主控芯片100连接，以接收主控芯片100输出的控制信号，并根据控制信号而输出驱动信号至舵机20的电机11以控制电机11的转动。由于电机11的转动角度与其接收的驱动信号的强度对应，且电机11接收的驱动信号强度越大，其转动角度越大，因此主控芯片100可以通过控制输出控制信号的强度经驱动芯片101控制电机11的转动角度，进而控制舵机的运动。驱动芯片101进一步包括电流感应引脚1，以感应电机11的电流信息。

采集芯片102包括第一输入引脚1、第二输入引脚2及输出引脚3，具体地，采集芯片102的第一输入引脚1与所述驱动芯片101的电流感应引脚1连接，以采集电流信息，采集芯片102的第二输入引脚2通过第一电容C1接地，采集芯片102的输出引脚3通过第一电阻R1而连接至主控芯片100的第一反馈引脚1，以将采集的电机11的电流信息反馈至主控芯片100。

主控芯片100通过判断当前侦测到的该电流信息是否在预设电流阈值范围内，进一步确认电机11的转动角度是否在预设范围内，如果不在预设范围内，则经驱动芯片101向电机11发出停止转动的控制信号，从而控制电机11的转动。

通过上述方式，驱动芯片的电流感应端感应电机的电流信息，并将该电流信息输出至采集芯片的电流信息采集端，采集芯片进一步将该电流信息反馈至主控芯片以控制电机的转动，能有效提高电机电流信息采集的精准度，并将该电流信息迅速反馈至主控芯片，从而提高主控芯片控制电机转动的精准度。

请进一步参阅图2，图2是图1的一电路示意图。

具体地，主控芯片100还包括第一输出引脚1、第二输出引脚2、第一反馈引脚3；驱动芯片101还包括第一输入引脚2、第二输入引脚3、第一输出引脚4和第二输出引脚5；电机11包括第一驱动端110与第二驱动端111。

进一步，驱动芯片101的第一输入引脚2和第二输入引脚3分别通过第二电阻R2和第三电阻R3而连接至主控芯片100的第一输出引脚2和第二输出3引脚，以接收主控芯片100的控制信号；驱动芯片101的第一输出引脚3和第二输出引脚4分别与电机11的第一驱动端110和第二驱动端111连接，以将驱动芯片101根据接收的控制信号而产生的驱动信号输出至电机11，以驱动电机11进行转动。在一实施例中，控制信号可以是交流电信号。

驱动芯片101的电流感应引脚1用于感应电机11的电流信息，与采集芯片102的第一输入引脚1连接，以将感应的电流信息传递至驱动芯片101。同时，驱动芯片101的电流感应引脚1进一步通过第四电阻R4接地。

采集芯片102的第一输入引脚1进一步通过第二电容C2接地，采集芯片102的输出引脚3进一步通过第三电容C3接地。

主控芯片100通过判断当前侦测到的该电流信息是否在预设电流阈值范围内，进一步确认电机11的转动角度是否在预设范围内，如果不在预设范围内，则经驱动芯片101向电机11发出停止转动的控制信号，从而控制电机11的转动。

本实施例各芯片的引脚标号、位置以及连接关系仅为示例，具体可根据需要决定。

请参阅图4，图4是本发明舵机主板控制电路一实施例的结构示意图。与上一实施例舵机中舵机主板控制电路相比，本实施例的舵机主板控制电路10还包括角度采集及控制芯片103、通讯芯片104、电源芯片105、电量检测芯片106以及温度采集芯片107。

具体地，角度采集及控制芯片103与主控芯片100连接，用于采集舵机20旋转的角度信息并将角度信息反馈至主控芯片100，主控芯片100根据反馈的角度信息而发出角度控制信号至角度采集及控制芯片103，以通过角度采集及控制芯片103而控制舵机20的偏转的角度。角度采集及控制芯片103可以为磁编码器，用于根据电机11旋转时的磁场变化获取舵机20转动的角度信息；角度采集及控制芯片103也可以是电位器构成，根据电机11的位置变化获取舵机20转动的角度信息，但不仅限于此。

请一并参阅图4，图4是图3中主控芯片与角度采集及控制芯片一电路示意图。在本实施例中，角度采集及控制芯片103为磁编码芯片。

具体地，磁编码芯片103包括反馈引脚MOSI、第一偏转角度控制引脚MISO和第二偏转角度控制引脚CS；主控芯片100进一步包括第二反馈引脚4、第一偏转角度控制引脚5和第二偏转角度控制引脚6；

磁编码芯片103的反馈引脚MOSI连接主控芯片100的第二反馈引脚4以将舵机20偏转的角度信息反馈至主控芯片100，而主控芯片100的第一偏转角度控制引脚5和第二偏转角度控制引脚6分别与磁编码芯片103的第一偏转角度控制引脚MISO和第二偏转角度控制引脚CS连接，以将主控芯片100根据反馈的舵机20偏转的角度信息而产生的角度控制信号输出至磁编码芯片103，以通过磁编码芯片103而控制舵机20偏转的角度。

继续参见图3，通讯芯片104与主控芯片100以及上位机连接，用于维持所述主控芯片与上位机的通讯。具体地，通讯芯片104用于与上一级和/或下一级舵机进行通讯，接收来自与舵机20相连的一上一级舵机的识别号或识别号及动作指令信息，或传递与舵机20相连的一下一级舵机的识别号或识别号及动作指令信息。

进一步，在舵机20初始化时，主控芯片100通过通讯芯片104接收上一级舵机分配给本级舵机20分配的识别号，同时接收动作指令信息，并传输至主控芯片100；以及传递向下一级舵机分配的相应的识别号，同时传输动作指令信息，能够完成所有舵机20初始化过程中的识别号的依次分配，避免舵机20的识别号固定而导致组装不便。

在舵机20正常工作时，主控芯片100通过通讯芯片104与上一级舵机和/或下一级舵机进行半双工通讯，以传输对应的识别号和动作指令信息。在本发明的其他实施例中，也可以只传输动作指令信息，并在该动作指令信息中携带对应的识别号。

电源芯片105和电量检测芯片106分别与主控芯片100连接。具体地，电量检测芯片106用于检测舵机20内部一电池的电量，并传输至主控芯片100，主控芯片100进一步根据电池的电量控制舵机20中电机11的旋转。电源芯片105用于为舵机20提供电源，在本发明实施例中，电源芯片13优选为可以为舵机20提供5V以及3.3V的电源电压。

温度采集芯片107与主控芯片100连接，用于采集电机11的温度，若所采集到的电机11的温度大于一预设阈值，则主控芯片100控制电机11停止旋转，或降低电机11旋转的速度。其中，预设阈值可以根据需要设置，在此不作限制。

本发明还提供一种机器人，如图5所示，机器人包括多个舵机20、中央处理器21以及CAN总线22。每个舵机20包括如上所述的舵机主板控制电路10，亦即包括了前文所述的舵机主板控制电路10所有的元件，以及对应的连接关系，在此不再赘述。每个舵机主板控制电路10通过CAN总线22与中央处理器21进行通讯。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种舵机主板控制电路，应用于一舵机，其特征在于，所述舵机主板控制电路包括：

主控芯片，包括第一反馈引脚；

驱动芯片，所述驱动芯片与所述主控芯片连接，以接收所述主控芯片输出的控制信号，并根据所述控制信号而输出驱动信号至所述舵机的电机以控制所述电机的转动；所述驱动芯片进一步包括电流感应引脚，以感应所述电机的电流信息；

采集芯片，包括第一输入引脚、第二输入引脚及输出引脚，所述采集芯片的第一输入引脚与所述电流感应引脚连接，以采集所述电流信息；所述采集芯片的第二输入引脚通过一第一电容接地，所述采集芯片的输出引脚通过一第一电阻而连接至所述主控芯片的第一反馈引脚，以将采集的所述电机的电流信息反馈至所述主控芯片；

所述主控芯片还包括第一输出引脚和第二输出引脚；

所述驱动芯片还包括第一输入引脚、第二输入引脚、第一输出引脚和第二输出引脚，所述电机还包括第一驱动端与第二驱动端；

其中，所述驱动芯片的第一输入引脚通过一第二电阻而连接至所述主控芯片的第一输出引脚，所述驱动芯片的第二输入引脚通过一第三电阻而连接至所述主控芯片的第二输出引脚，以接收所述主控芯片的控制信号；

所述驱动芯片的第一输出引脚与所述电机的第一驱动端连接，所述驱动芯片的第二输出引脚与所述电机的第二驱动端连接，以将所述驱动芯片根据接收的所述控制信号而产生的所述驱动信号输出至所述电机，以驱动所述电机进行转动。

2.根据权利要求1所述的舵机主板控制电路，其特征在于，所述驱动芯片中的电流感应引脚进一步通过一第四电阻而接地。

3.根据权利要求1所述的舵机主板控制电路，其特征在于，所述采集芯片的第一输入引脚进一步通过一第二电容而接地，所述采集芯片的输出引脚进一步通过一第三电容接地。

4.根据权利要求1所述的舵机主板控制电路，其特征在于，所述舵机主板控制电路还包括与所述主控芯片相连的角度采集及控制芯片，所述角度采集及控制芯片用于采集所述舵机旋转的角度信息并将所述角度信息反馈至所述主控芯片，所述主控芯片根据反馈的所述角度信息而发出角度控制信号至所述角度采集及控制芯片，以通过所述角度采集及控制芯片而控制所述舵机的偏转的角度。

5.根据权利要求4所述的舵机主板控制电路，其特征在于，

所述角度采集及控制芯片为磁编码芯片，所述磁编码芯片根据磁场变化而采集所述舵机偏转的角度信息，且所述磁编码芯片进一步包括反馈引脚、第一偏转角度控制引脚和第二偏转角度控制引脚；

所述主控芯片进一步包括第二反馈引脚、第一偏转角度控制引脚和第二偏转角度控制引脚；

其中，所述磁编码芯片的所述反馈引脚连接所述主控芯片的第二反馈引脚以将所述舵机偏转的角度信息反馈至所述主控芯片，而所述主控芯片的所述第一偏转角度控制引脚与所述磁编码芯片的所述第一偏转角度控制引脚连接，所述主控芯片的所述第二偏转角度控制引脚与所述磁编码芯片的所述第二偏转角度控制引脚连接，以将所述主控芯片根据反馈的所述舵机偏转的角度信息而产生的所述角度控制信号输出至所述磁编码芯片，以通过所述磁编码芯片而控制所述舵机偏转的角度。

6.根据权利要求1所述的舵机主板控制电路，其特征在于，所述舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的通讯芯片，所述通讯芯片进一步与上位机连接，用于维持所述主控芯片与上位机的通讯。

7.根据权利要求1所述的舵机主板控制电路，其特征在于，所述舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的温度采集芯片，所述温度采集芯片用于采集所述电机的温度，若所采集到的电机的温度大于一预设阈值，则所述主控芯片控制所述电机停止旋转，或降低所述电机旋转的速度。

8.根据权利要求1所述的舵机主板控制电路，其特征在于，所述舵机主板控制电路还包括与主控芯片相连的电源芯片和电量检测芯片；

其中，所述电源芯片用于为所述舵机提供电源；

所述电量检测芯片用于采集舵机内部一电池的电量。

9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括中央处理器、CAN总线以及多个舵机，每个所述舵机包括如权利要求1-8任一项所述的舵机主板控制电路，每个所述舵机主板控制电路通过所述CAN总线与所述中央处理器进行信号传输。

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