CN108372502A - 一种机器人运动控制系统及控制方法 - Google Patents

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金杭
张利刚
王丹
陈鑫
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Abstract

本发明公开了一种机器人运动控制系统，包括多个驱动器，驱动器用于驱动机器人轮子的运动，其特征在于，还包括：连接驱动器的运动控制器，以及与运动控制器连接的上位机。本发明还公开了基于机器人运动控制系统的机器人运动控制方法。本发明提出的一种机器人运动控制系统和运动控制方法，一方面能够使得机器人能够根据上位机获取的命令快速执行相应的动作，另一方面上位机能够及时有效获取机器人多个轮子的运动状态。

Description

一种机器人运动控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制系统，具体涉及一种机器人运动控制系统，本发明还涉及机器人运动控制系统的运动控制方法。本发明属于机器人运动控制领域。
背景技术
变电站巡检机器人、轮式机器人等需要对各种运动状态进行切换控制。这些运动状态包括机器人多个轮子的位置、速度等信息。切换控制过程中，既要发送命令，也需要实时接收过程数据以计算中间状态。现有技术在这一控制过程中，尚没有提出一种有效地解决方法，一方面能够使得机器人能够根据命令快速执行相应的动作，另一方面能够及时有效获取机器人多个轮子的运动状态。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机器人运动换控制方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种机器人运动控制系统，包括多个驱动器，驱动器用于驱动机器人轮子的运动，其特征在于，还包括：连接驱动器的运动控制器，以及与运动控制器连接的上位机。
前述的机器人运动控制系统，其特征在于，每个轮子至少包括一个驱动器，一个运动控制器对应一个机器人轮子，并与该机器人轮子相应的所有驱动器连接。
前述的机器人运动控制系统，其特征在于，每个轮子包括一个用于驱动其前后运动的第一驱动器和用于驱动其转向的第二驱动器，一个运动控制器分别连接该第一驱动器和第二驱动器。
前述的机器人运动控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：每个运动控制器获取与其相连的驱动器的过程数据，并传输给上位机；上位机发送周期性的同步指令给运动控制器，同步指令用于同步所有运动控制器的运行；
步骤二：当上位机在规定时间内收到所有运动控制器的过程数据时，引发一个周期性事件，如果上位机在规定时间内没有收到所有运动控制器的过程数据时，则发出错误处理信息；
步骤三：周期性事件引发后，从过程数据计算出机器人当前的状态和速度信息；
步骤四：上位机更新系统全局状态，为下一个周期计算做准备，并返回步骤一。
前述的机器人运动控制方法，其特征在于，步骤三还包括步骤a：上位机查询是否获得用于控制机器人运动的外部运动指令，如果获得外部运动指令，则让所有运动控制器同步执行该外部运动指令。
前述的机器人运动控制方法，其特征在于，步骤a中，通过如下方式让所有运动控制器同步执行外部运动指令：如果获得外部运动指令，则停止同步指令，并向运动控制器发送用于设置外部运动指令的设置指令，判断设置指令是否执行成功，如果设置指令执行成功，则启动同步指令，运动控制器同步执行上述设置指令。
前述的机器人运动控制方法，其特征在于，步骤一包括：上位机和运动控制器之间配置Canopen主站协议，利用Canopen主站协议配置同步指令。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提出一种机器人运动控制系统和运动控制方法，一方面能够使得机器人能够根据上位机获取的命令快速执行相应的动作，另一方面上位机能够及时有效获取机器人多个轮子的运动状态。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施的机器人运动控制系统结构示意图；
图2是本发明的一个优选实施的机器人运动控制方法流程图；
图3是本发明的一个优选实施的机器人运动控制系统协议架构图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图1所示，本发明提出一种机器人运动控制系统，包括多个驱动器，驱动器用于驱动机器人轮子的运动，还包括：连接驱动器的运动控制器，以及与运动控制器连接的上位机。本发明首先从装置上提出了一种架构，这种架构能够在运动控制过程中，既能够发送命令，也能够实时接收过程数据以计算中间状态，比如位置，速度等信息。
图1给出了本发明运动控制系统的一种优选适用情况。本发明优选每个轮子至少包括一个驱动器，一个运动控制器对应一个机器人轮子，并与该机器人轮子相应的所有驱动器连接。进一步的，优选每个轮子包括一个用于驱动其前后运动的第一驱动器和用于驱动其转向的第二驱动器，一个运动控制器分别连接该第一驱动器和第二驱动器。
下面提出本发明基于机器人运动控制系统的运动控制方法。如图2为实施流程图。其包括包括如下步骤：
步骤一：每个运动控制器获取与其相连的驱动器的过程数据，并传输给上位机；上位机发送周期性的同步指令给运动控制器，同步指令用于同步所有运动控制器的运行；
步骤二：当上位机在规定时间内收到所有运动控制器的过程数据时，引发一个周期性事件，如果上位机在规定时间内没有收到所有运动控制器的过程数据时，则发出错误处理信息；
步骤三：周期性事件引发后，从过程数据计算出机器人当前的运动状态信息；进一步，本步骤三还包括步骤a：上位机查询是否获得用于控制机器人运动的外部运动指令，如果获得外部运动指令，则让所有运动控制器同步执行该外部运动指令。具体来说，通过如下方式让所有运动控制器同步执行外部运动指令：如果获得外部运动指令，则停止同步指令，并向运动控制器发送用于设置外部运动指令的设置指令，判断设置指令是否执行成功，如果设置指令执行成功，则启动同步指令，运动控制器同步执行上述设置指令。
步骤四：上位机更新系统全局状态，为下一个周期计算做准备，并返回步骤一。
本实施例优选利用canopen协议中有请求响应命令模式和过程数据交换实现上述要求。上位机和运动控制器之间配置Canopen主站协议，利用Canopen主站协议配置同步指令。当然，本领域技术人员也可以采用类似协议来实现本发明的技术方案。为了便于说明，本实施例以canopen协议作为实现方式为例进行说明。
步骤一：配置完整个系统。Canopen主站协议配置成周期性发送sync指令(协议上提供的指令，作用是用于同步八个驱动器控制的同步。收到来自多个电机驱动器的过程数据。
步骤二：当所有的过程数据收到时，引起周期性事件，当规定的时间内没有收到所有的过程数据，则错误处理。
步骤三：周期性事件引发后，首先从过程数据计算出当前的状态和速度信息。在每周期性事件处理后期，查询外部是否存在指令，如果存在运动指令，则停止sync指令，通过请求命令模式向canopen模块(运动控制器模块)发送设置指令，如果设置指令成功，则启动sync指令，所有canopen模块同步执行上述指令，同时发送过程数据，调到3步骤。
步骤四：然后更新系统全局状态，为下一个周期计算做准备。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种机器人运动控制系统，包括多个驱动器，驱动器用于驱动机器人轮子的运动，其特征在于，还包括：连接驱动器的运动控制器，以及与运动控制器连接的上位机。
2.如权利要求1所述的机器人运动控制系统，其特征在于：每个轮子至少包括一个驱动器，一个运动控制器对应一个机器人轮子，并与该机器人轮子相应的所有驱动器连接。
3.如权利要求2所述的机器人运动控制系统，其特征在于：每个轮子包括一个用于驱动其前后运动的第一驱动器和用于驱动其转向的第二驱动器，一个运动控制器分别连接该第一驱动器和第二驱动器。
4.如权利要求1所述的机器人运动控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：每个运动控制器获取与其相连的驱动器的过程数据，并传输给上位机；上位机发送周期性的同步指令给运动控制器，同步指令用于同步所有运动控制器的运行；
步骤二：当上位机在规定时间内收到所有运动控制器的过程数据时，引发一个周期性事件，如果上位机在规定时间内没有收到所有运动控制器的过程数据时，则发出错误处理信息；
步骤三：周期性事件引发后，从过程数据计算出机器人当前的运动状态信息；
步骤四：上位机更新系统全局状态，为下一个周期计算做准备，并返回步骤一。
5.如权利要求4所述的机器人运动控制系统的控制方法，其特征在于：步骤三还包括步骤a：上位机查询是否获得用于控制机器人运动的外部运动指令，如果获得外部运动指令，则让所有运动控制器同步执行该外部运动指令。
6.如权利要求5所述的机器人运动控制系统的控制方法，其特征在于：步骤a中，通过如下方式让所有运动控制器同步执行外部运动指令：如果获得外部运动指令，则停止同步指令，并向运动控制器发送用于设置外部运动指令的设置指令，判断设置指令是否执行成功，如果设置指令执行成功，则启动同步指令，运动控制器同步执行上述设置指令。
7.如权利要求4至6任一项所述的机器人运动控制系统及控制方法，其特征在于：步骤一包括：上位机和运动控制器之间配置Canopen主站协议，利用Canopen主站协议配置同步指令。
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