CN109428518A - 基于时间轴的多电机协同控制技术与实现 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于时间轴的多电机协同控制技术与实现,通过安装一个窗体形式控制面板的软件进行控制。控制面板由时间标尺，时间线，调试板、执行游标四个模块组成，模块之间相互联系。控制面板上可以拥有多条时间线，每条时间线对应控制一个电机，时间线再由电机图标，电机名称，勾选可视图标，关键帧与执行方式箭头五部分构成，这五部分由不同数据构成，实现电机参数的设置。调试板上有时间单位设置与控制选项板两种功能模块，通过时间单位设置可以对控制面板进行时间上的控制，通过控制选项板上的按钮可以对电机进行调试操作，从而实现对多电机协同控制技术与实现。

Description

基于时间轴的多电机协同控制技术与实现

技术领域

本发明涉及一种多电机协同控制技术与实现，尤其是基于时间轴的多品类，多数量，需要精确协同工作的控制方案与技术实现。

背景技术

电机是智能机器人的主要驱动来源，在工业机器人生产与智能服务机器人应用等领域对多品类，多数量，并能精确协同工作控制的技术，在行业存在巨大的需求，一直为行业所重视。

过去的电机控制，主要来自对电机的封装，比如，厂家直接把控制程序封装到电机内部或一块专门的MCU控制板上。随着时代的发展，工业机器人生产与各类服务机器人向着智能化方向发展，客观上要求编程用户可以使用代码直接操作控制底层的各种电机，做出各种矢量运动。

所谓电机矢量运动是指电机可以在运转总量、运转分段量与各段的运转方式做组合设定与精确设定。其中，运转总量可以通过电机的角速度乘以时间累积来确定，运转分段量，可以由两个关键点之间的角速度与时间的乘积累积来确定，运转分段的方式包括匀速、加速、与减速。

本发明团队使用PC软件控制机器人电机运动，准许编程人员根据需要调用我们发明的技术封装，来实现对电机的矢量操作控制，特别是适用于多品类、多数量的电机协同工作。

智能机器人常用的电机种类，包括普通直流电机、带反馈编码直流电机、舵机、步进电机与伺服电机。

普通直流电机，通常只需要接通正负两条线，就可以运转，用户可以改变电流方向，来改变电机的运转方向，通过开关启动与关闭来控制转轴运动量。带反馈编码的直流电机，除拥有普通直流电机的特点外，可以反馈当前电机旋转的角度，从而让用户可以获取到电机运行的结果，以便于精确控制。舵机通常体积小，有一定的正效益减速比，可以通过控制角度旋转来实现精确控制，常用于生活类服务机器人驱动装置中。步进电机是一种封装了控制模块电路板，能对电机进行精确控制的电机装置，能反馈当前的行程状态。伺服电机是一种封装了更先进更完善的控制电路板与机械减速齿轮组的电机装置，功能强大，几乎能实现以上所有电机的全部功能效果，可以应用到更多场合，但是，往往它成本高，价格贵，所以在实际产品中只能适当采用。在实际应用中，硬件工程师会根据性能、价格、使用寿命等各种要素，选用不同品类的电机组合作为来设计驱动系统。

当今国际地区之间的技术封锁与行业上下游之间的利益冲突，导致了行业在伺服电机精确控制方面，难以直接对最终用户开放，从而严重地阻碍了行业的融合发展。我发明团队，提出本发明方案与技术实现，可以让程序员直接使用时间轴来实现多品类多数量电机类似伺服电机一样，精确执行矢量动作，协同工作，能很好地满足用户对电机操作控制原理开放与成本控制方面的需求。

本发明技术方案，可以让用户同时控制普通电机、舵机、带编码反馈电机、步进电机、伺服电机，按照时间轴方向同时精确协同工作。

本发明带来的应用效果是，在智能机器人及智能机械产品上，让工程师根据需要，从成本与性价比上，选择最佳的适配电机，降低开发成本。由于本系统具有图形化与可编程优势，可以让用户以最简单、最直观、最精确地描述自己的控制方案，是行业重要技术手段与工具。

要解决技术问题（即发明的目的）

本发明基于时间轴的多电机协同控制技术与实现，可以让多品类多数量电机在同一个系统中，按照时间轴运行方式协同工作。控制技术主要通过电脑软件方式实现，可以让用户按照每个电机分配一个时间线原理，设计组合成多维时间轴，并在回放调用时间轴的时候，对所连接的电机或电机控制板发送信号，从而实现对多品类多数量电机的协同控制。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于时间轴的多电机协同控制技术与实现。实现方案，是指在Windows\Linux 环境的PC电脑上安装一个窗体形式控制面板的软件。

如图1：

控制面板（1）由多个模块组合而成：时间标尺（2），时间线（3），调试板（4），执行游标（10）组成。

控制面板（1）上可以拥有多条时间线（3）。每条时间线（3），对应控制一个电机，并由电机图标（7），电机名称（8），勾选可视图标（9），多个关键帧（5）与执行方式箭头（6）组成。

时间线（3）左侧上的电机图标（7）与电机名称（8），分别对应一个存储数据，它们会根据控制电机的种类，现实不同图标及名称的显示，方便用户操作辨别。勾选可视图标（9），对应的是一个布尔数据，选中打钩，可以让该行时间线控制的电机参与调试，选中打叉，则让改行控制电机不再参与调试。

时间线（3）右侧上关键帧（5）对应一个数据列表，可以实现对所控制电机发送操作指令，执行方式箭头（6）对应一个枚举类型数据，可以实现电机运行的方式。比如，变速，匀速。

调试板（4）由控制选项板（11）与时间单位设置（12）组成。控制选项板由正执行，反执行，前进一帧，反向一帧，回到初始，回到结尾，循环正执行，循环反执行与循环来回执行等方式组成。时间单位设置（12）是对面板上的时间单位。控制选项板上的每种方式，由一个按钮事件对应到控制面板，从而实现对所有操作控制电机的调试与控制。

发明的效果

利用本发明基于时间轴的多电机协同控制技术，可以有效完成不同种类电机在同时运行时的协调效果。可以让电机实现，正执行，反执行，前进一帧，反向一帧，回到初始，回到结尾，循环正执行，循环反执行与循环来回执行等操作执行效果。对于生产应用，工艺流程，机械控制具有简单、实用、准确的重要意义。

具体实施方式（实施例）

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于时间轴的多电机协同控制技术与实现。在具体实施例中，通过以下步骤进行完成。

如图2：

首先，使用一台PC主机，安装本发明控制板软件，连接电机驱动板，接着再由电机驱动板连接一个直流电机，二个金属舵机，一个步进电机与两个伺服电机。

在用户对上述方案中电机控制的时候：

首先，用户确认时间线对应的电机种类及是否参与调试；接着，设置时间线上的关键帧内面的数据列表内容，在确认好列表内容后，设置当前关键帧向后运行的执行方式；进一步地，确认检查调试板上的时间单位；最后，接通电机驱动使用调试板上的控制选项板，进行调试执行。这时候，用户即可看到，其在本发明帮助下实现的控制效果了。

附图及附图的简单说明

图1：控制面板及功能模块示意图

图2：多电机控制硬件连接图

以上所述本发明实施例，是由本发明实现的一种具体实施与效果。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动、变形与重命名，而不脱离本发明的精神与实质。这样，倘若对本发明的这些改动、变形或重命名，属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和、变形与重命名。

Claims (5)

1.一种基于时间轴的多电机协同控制技术与实现，其特征在于：

所述人工智能综合系统是指在Windows\Linux 环境的PC电脑上安装一个窗体形式控制面板的软件。

2.如权利要求1所诉的软件，其特征在于：

所述控制面板软件由时间标尺，时间线，调试板,执行游标四部分组成。

3.如权利要求1所诉的软件，其特征在于

所述控制面板软件上可以拥有多条时间线。

4.如权利要求3所诉的时间线，其特征在于：

所诉时间线对应控制一个电机，并由电机图标，电机名称，勾选可视图标，关键帧与执行方式箭头五个数据部分组成。

5.如权利要求2所诉的调试版，其特征在于：

所诉调试板上有时间单位设置与控制选项板两种功能模块组成。