CN205281265U - 一种人形机器人的实时控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种人形机器人的实时控制系统，包括通过RS232通信模块与上位机进行双向通信的主控制器，其输出端分别与报警模块、驱动模块的输入端相连，驱动模块的输出端与安装在人形机器人各关节处和机器人本体处的电机相连，电机输出轴与减速器相连；安装在机器人各关节处的位置传感器和故障传感器的信号输出端与信号调理模块的输入端相连，信号调理模块的输出端和姿态检测模块的输出端与主控制器的输入端相连，主控制器采用MC9S12DG256芯片。主控制器与上位机进行双向串行异步通信，实现对机器人的实时控制，控制稳定可靠。工作人员可以针对本实用新型的开放式控制系统设置机器人的工作方式，拓宽机器人的应用领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人控制系统技术领域，尤其是一种人形机器人的实时控制系统。
背景技术
人形机器人又称仿人机器人，是集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。传统的人形机器人控制系统结构采用集中式控制，大部分都是采用集成式的舵机控制，这样的控制系统各模块种类繁多，模块之间连接复杂，增加了系统功耗，而且上位机不能获得机器人的位置信号，不能形成闭环系统，降低了控制精度。此类机器人控制系统是封闭的，降低了系统的开放性和可靠性，只能通过上位机更改一些参数来实现人形机器人的简单运动，而且此种方法控制的机器人承重量很小，很大程度上限制了机器人的应用领域。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种开放式的，便于操作，能够实现对机器人的实时控制，控制精度高的人形机器人的实时的控制系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种人形机器人的实时控制系统，包括通过RS232通信模块与上位机进行双向通信的主控制器，其输出端分别与报警模块、驱动模块的输入端相连，驱动模块的输出端与安装在人形机器人各关节处的电机和安装在机器人本体处的电机相连，电机输出轴与减速器相连；安装在机器人各关节处的位置传感器和故障传感器的信号输出端与信号调理模块的输入端相连，信号调理模块的输出端和姿态检测模块的输出端与主控制器的输入端相连，所述主控制器采用MC9S12DG256芯片。
所述RS232通信模块采用电平转换芯片MAX232，其9、10、11、12脚分别与MC9S12DG256芯片的64、63、26、25脚一一相连，MAX232芯片通过连接器J1与上位机相连，实现上位机与主控制器的实时双向通信。
所述驱动模块采用THB6016H驱动芯片，其3、4、7、8、9、18、21、22脚分别与MC9S12DG256芯片的48、47、46、45、44、43、80、42脚相连，其16、14、12、10脚与电机的输入端相连，用于驱动电机。
所述信号调理模块一端与位置传感器和故障传感器的信号输出端相连，其另一端1脚与MC9S12DG256芯片的51脚相连，用于检测机器人关节位置以及是否发生故障。
所述姿态检测模块上集成了姿态传感器，姿态传感器采用MPU6050芯片，其12、23、24脚分别与MC9S12DG256芯片57、11、12脚一一相连，用于检测机器人的姿态信息。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
1.通过位置传感器采集机器人各关节信号以及通过姿态传感器采集机器人本体姿态信号，传送给主控制器，形成闭环系统，提高了控制精度以及控制的安全性；
2.主控制器通过RS232通信模块与上位机进行双向串口通信，可以实现对机器人的实时控制，控制稳定可靠；
3.本实用新型采用飞思卡尔单片机作为主控制器，控制可靠，功耗低，并提高了整个控制系统的开放性，扩大了机器人的应用领域。
附图说明
图1为本实用新型的电路框图；
图2、3、4、5、6、7分别为图1中的主控制器、报警模块、RS232通信模块、驱动模块、信号调理模块、姿态检测模块的电路原理图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种人形机器人的实时控制系统，包括通过RS232通信模块1与上位机进行双向串行异步通信的主控制器2，其输出端分别与报警模块3、驱动模块4的输入端相连，驱动模块4的输出端与安装在人形机器人各关节处的电机和安装在机器人本体处的电机相连，电机输出轴与减速器相连，进而驱动机器人各关节；安装在机器人各关节处的位置传感器和故障传感器的信号输出端与信号调理模块5的输入端相连，信号调理模块5的输出端和姿态检测模块6的输出端与主控制器2的输入端相连，主控制器2采用MC9S12DG256芯片。安装在机器人各关节处的位置传感器用于采集机器人关节的位置信号，并将信号通过信号调理模块5传送给主控制器2，形成闭环控制系统，故障传感器用于检测机器人是否发生故障，如果发生故障，则主控制器2控制报警模块3报警。
如图4所示，RS232通信模块1采用电平转换芯片MAX232，其9、10、11、12脚分别与MC9S12DG256芯片的64、63、26、25脚一一相连，MAX232芯片通过连接器J1与上位机相连，实现上位机与主控制器2的实时双向串行异步通信，进而实现实时控制。
如图5所示，驱动模块4采用THB6016H驱动芯片，其3、4、7、8、9、18、21、22脚分别与MC9S12DG256芯片的48、47、46、45、44、43、80、42脚相连，其16、14、12、10脚与电机的输入端相连，用于驱动电机，并通过减速器进而驱动机器人，驱动模块4的个数和电机的个数相同。
如图6所示，信号调理模块5一端与位置传感器或故障传感器的信号输出端相连，其另一端1脚与MC9S12DG256芯片的51脚相连，主要用于处理传感器输出的模拟信号，并将转换后的数字信号传送给MC9S12DG256芯片，用于检测机器人各关节的位置以及是否发生故障，信号调理模块5个数和传感器的个数相同。
如图7所示，姿态检测模块6上集成了姿态传感器，姿态传感器采用MPU6050芯片，其12、23、24脚分别与MC9S12DG256芯片57、11、12脚一一相连，用于检测机器人本体的姿态信息，进而更精确的控制电机，防止机器人本体倾斜过大而摔倒。
综上所述，本实用新型可以通过位置传感器采集机器人各关节信号以及通过姿态传感器采集机器人本体姿态信号，传送给主控制器2，形成闭环系统，提高了控制精度以及控制的安全性。主控制器2通过RS232通信模块1与上位机进行双向串行异步通信，可以实现对机器人的实时控制，控制稳定可靠。工作人员可以根据具体工况要求，针对本实用新型的开放式控制系统设置机器人的工作方式，提高了机器人的应用领域。
Claims (5)
1.一种人形机器人的实时控制系统，其特征在于：包括通过RS232通信模块(1)与上位机进行双向通信的主控制器(2)，主控制器(2)输出端分别与报警模块(3)、驱动模块(4)的输入端相连，驱动模块(4)的输出端与安装在人形机器人关节处的电机和安装在机器人本体处的电机相连，电机输出轴与减速器相连；安装在机器人关节处的位置传感器和故障传感器的信号输出端与信号调理模块(5)的输入端相连，信号调理模块(5)的输出端和安装在人形机器人本体处的姿态检测模块(6)的输出端与主控制器(2)的输入端相连，所述主控制器(2)采用MC9S12DG256芯片。
2.根据权利要求1所述的一种人形机器人的实时控制系统，其特征在于：所述RS232通信模块(1)采用电平转换芯片MAX232，其9、10、11、12脚分别与MC9S12DG256芯片的64、63、26、25脚一一相连，MAX232芯片通过连接器J1与上位机相连。
3.根据权利要求1所述的一种人形机器人的实时控制系统，其特征在于：所述驱动模块(4)采用THB6016H驱动芯片，其3、4、7、8、9、18、21、22脚分别与MC9S12DG256芯片的48、47、46、45、44、43、80、42脚相连，其16、14、12、10脚与电机的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种人形机器人的实时控制系统，其特征在于：所述信号调理模块(5)一端与位置传感器和故障传感器的信号输出端相连，其另一端1脚与MC9S12DG256芯片的51脚相连。
5.根据权利要求1所述的一种人形机器人的实时控制系统，其特征在于：所述姿态检测模块(6)上集成了姿态传感器，姿态传感器采用MPU6050芯片，其12、23、24脚分别与MC9S12DG256芯片57、11、12脚一一相连。
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