CN204935654U - 基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蛇形机器人的控制信号传输领域，是一种基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，该系统包括与蛇体关节数目相当个数的传输节点，每个传输节点包括一个信号管理模块，一个舵机连接器件和两个FFC连接器，FFC连接器将控制信号由主控单元传输到每个传输节点，通过信号管理模块对信号进行管理对每节蛇体舵机所需信号进行选择来控制舵机的运动。本实用新型中的传输节点具有简单化、成本低、体积小、重量轻、便于安装、可靠、灵活性好等优点，每个传输节点通过各自引出的FFC连接器由FFC软排线相互并联起来，能够实时、稳定的传输信号，而且每个传输节点可以灵活方便的安装在蛇形机器人的每个关节上，使蛇形机器人能够灵活、自如的运动。

Description

基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统

技术领域

本实用新型涉及多舵机蛇形机器人的控制信号传输领域，是一种基于蛇形机器人的各关节之间的信号传输系统。

背景技术

智能化的仿生机器人，尤其是蛇形机器人已被拥有广泛用途的机器人。现在研制的大部分蛇形机器人都是由多个关节连接而成，实现复杂的三维运动和多种典型的运动模式。由于蛇形机器人的关节数目多，所以主控单元需要同时控制多个关节，并且相互没有干涉，要简单可靠的保证每个关节都能平稳、灵活、持久的运动是很困难的。

传统的蛇形机器人的信号传输方式是CAN总线式。蛇形机器人信号传输有两个最基本的要求：一是数据内容正确；二是实时传输。对这两点，CAN总线中均有所涉及，但仍存在着不一致性、不可预测性、信道出错堵塞等漏洞。这种CAN总线式传输方式是一种将各个分散的执行单元连接起来的传输方式，它存在一系列显而易见的缺点：

第一，不一致性。CAN总线中有一个著名的Last-But-One-Bit错误。如果由于空间干扰、电源波动等原因，对于帧的倒数第二位，一部分节点A认为无错，一部分节点B认为有错，即出现了所谓的Byzantine错误。这时，根据EOF应该是7个隐性位，节点B认为这是一种形式错误，所以就会启动错误帧，通知发送器重发，同时丢弃收到的帧。而认为没错的节点A由于只查到倒数第二位，因此就会接收此帧。如果在发送器例行的下一次发送前B通知的重发成功，A就会收到重复帧；如果重发不成功，B就丢了一帧。

第二，不可预测性。CAN总线将节点状态分为ErrorActive、ErrorPassive和BusOff三种，这三种状态在一定条件下可以互相转换。不同状态中节点的发送有不同的延迟。

第三，信道出错堵塞。节点有可能受干扰或其它原因暂时或永久失效，出错的主机会命令CAN收发器不断发送消息，即所谓的BabblingIdiot错误。

控制单元多元化。主控单元通过CAN总线将各个分散的执行单元连接起来，每个执行单元都需要一个控制器来控制舵机的运动，而执行单元的个数与蛇体的关节数相同，这样蛇形机器人的控制器的个数就多于蛇体关节数，造成了控制复杂化，控制单元多元化。

第四，生产成本高。由上述四控制单元多远化，这就带来了生产成本的大大增加。

实用新型内容

本实用新型的首要目的在于克服上述现有技术的缺陷与不足，提供一种简单、成本低、体积小、便于拆装、可靠、灵活性好的，可有效减弱因信号电压变化造成的信号波动，使蛇形机器人可以稳定、灵活运动的蛇形机器人信号传输系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下方案：

基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，该系统包括与蛇体关节数目相当个数的传输节点，每个传输节点可以选择相应控制信号供舵机所用，并且通过从传输节点引出的FFC连接器可以相互并联，形成信号传输系统。

具体地，所述每个传输节点包括一个信号管理模块，一个舵机连接器和两个FFC连接器，所述两个FFC连接器的各个引脚相互并联，形成传输系统，然后与信号管理模块的信号控制端分别相连，管理与分配舵机的控制信号。

具体地，所述信号管理模块包括信号选择器件和信号执行器件，所述信号选择器件为拨码开关，所述信号执行器件执行控制命令，使舵机正常的运动。

具体地，所述拨码开关为平拨型、1.27mm间距、SMD封装形式，其位数与控制信号路数相同，每一位相对应有一个按键，按键的背面有两排引脚，一排引脚连接所有控制信号，另一排引脚全部串联与舵机连接器件的信号端连接，当某按键拨至ON一侧，这一按键下面的两个引脚接通；反之则断开。所有按键是独立的，相互没有关联。通过拨动按键选择控制信号传送到信号执行器件，执行控制命令，通过舵机连接器提供给舵机，使舵机正常的运动。

具体地，所述FFC连接器包括FFC连接器1和FFC连接器2，，控制信号从主控单元由FFC连接器1传入传输节点，然后进行节点内部进行执行与传输，由FFC连接器2传出传输节点，传送到下一个传输节点。

具体地，FFC连接器1与FFC连接器2接口和组成部分完全相同，且为0.5mm间距、SMD封装形式。

具体地，FFC软排线为同向的。

附图说明

图1：基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统示意图

图2：基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统传输节点示意图

图3：基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统传输节点功能示意图

具体实施方式

下面结合附图详细对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1、2、3所示：

如图1所示，基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，包括与蛇体关节数目相同的传输节点，控制信号由主控单元依次传送到每个传输节点，每个传输节点具有相同的组成模块，当某一关节出现故障时，能够方便更换，逐渐向经济型蛇形机器人靠拢。

如图2所示，所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，每个传输节点包括信号管理模块、FFC连接器1、舵机连接器和FFC连接器2。

所述信号管理模块包括信号选择器件和信号执行器件，所述信号选择器件选用拨码开关，所述拨码开关如图3所示，包括两排引脚和一排按键，一排引脚与FFC连接器1相连，另一排引脚全部串联且与舵机信号端相连，由拨码开关的某一位按键拨动选择信号与舵机连接器的信号端相连，使舵机准确、实时接收到控制信号；所述信号执行器件选用舵机连接器，如图3所示，舵机连接器有三个端口，分别为-、+和S，-表示舵机电源负，+表示舵机电源正，S表示舵机信号端。

如图3所示，FFC连接器1的1、2、3、4……表示信号流，拨码开关的1、2、3、4……表示信号流，，FFC连接器2的1、2、3、4……表示信号流，并且相同数字表示信号相同且相连。

控制信号从主控单元由FFC连接器1传入传输节点，经信号管理模块分析处理后，特定控制信号传送到舵机连接器，控制舵机运动，同时所有信号经FFC连接器2传出传输节点，FFC连接器2通过软排线与下一个传输节点的FFC连接器1连接，形成传输系统。

Claims (7)

1.基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：包括与蛇体关节数目相当个数的传输节点，每个传输节点可以为舵机提供控制信号，并且相邻传输节点通过FFC软排线连接形成传输系统。

2.根据权利要求1所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：所述每个传输节点包括一个信号管理模块，一个舵机连接器和两个FFC连接器，所述两个FFC连接器的各个引脚相互并联，形成传输系统，然后与信号管理模块的信号控制端分别相连，管理与分配舵机的控制信号。

3.根据权利要求2所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：所述信号管理模块包括信号选择器件和信号执行器件，所述信号选择器件为拨码开关，所述信号执行器件执行控制命令，使舵机正常的运动。

4.根据权利要求3所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：所述拨码开关为平拨型、1.27mm间距、SMD封装形式，其位数与控制信号路数相同，每一位相对应有一个按键，按键的背面有两排引脚，一排引脚连接所有控制信号，另一排引脚全部串联与舵机连接器件的信号端连接，当某按键拨至ON一侧，这一按键下面的两个引脚接通；反之则断开。所有按键是独立的，相互没有关联。通过拨动按键选择控制信号传送到信号执行器件，执行控制命令，通过舵机连接器提供给舵机，使舵机正常的运动。

5.根据权利要求2所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：所述两个FFC连接器包括FFC连接器1和FFC连接器2，控制信号从主控单元由FFC连接器1传入传输节点，然后进行节点内部进行执行与传输，由FFC连接器2传出传输节点，传送到下一个传输节点。

6.根据权利要求5所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：所述FFC连接器1和FFC连接器2的接口和组成部分完全相同，且为0.5mm间距、SMD封装形式。

7.根据权利要求1所述的基于多舵机蛇形机器人的信号传输系统，其特征在于：每个传输节点进行信号传输的FFC软排线均为同向的。