CN205721195U - 机器人控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型设计一种机器人控制器，包括总电源，机器人控制器上设置数个控制器对外接口，还包括电压转化器、控制芯片、电压报警装置，其中电压转化器将总电源的电压转换成两路低电压，分别为一路电压、二路电压，二路电压的电压值高于一路电压的电压值，所述一路电压的稳压输出给控制芯片供电，所述二路电压的稳压输出给18路舵机供电；其中，控制器对外接口与18路舵机电连接，控制芯片分别与电压报警装置和二路电压电连接，在电压较低时，电压报警装置会自动报警，所述二路电压与控制芯片的连接电路为驱动电路。其中，控制芯片与一路电压连接，所述一路电压与控制芯片的连接电路为控制电路。本实用新型最多可以同时控制18路舵机，适合多关节机器人。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人控制器。
背景技术
机器人控制器是机器人的核心部件。目前市面上的机器人控制器，最多可以驱动8个电机，即机器人关节。目前市场上还没有控制更多关节机器人的控制器。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种能够控制多关节机器人的控制器。
实现上述目的的技术方案如下：
机器人控制器，包括总电源，机器人控制器上设置数个控制器对外接口，其特征在于：还包括电压转化器、控制芯片、电压报警装置，其中电压转化器将总电源的电压转换成两路低电压，分别为一路电压、二路电压，二路电压的电压值高于一路电压的电压值，所述一路电压的稳压输出给控制芯片供电，所述二路电压的稳压输出给18路舵机供电；
其中，18路舵机上设置数个对外接口，控制芯片通过控制器对外接口与18路舵机的对外接口连接，同时控制芯片还与电压报警装置和二路电压电连接，在电压较低时，电压报警装置会自动报警，所述二路电压与控制芯片的连接电路为驱动电路；
其中，控制芯片与一路电压连接，所述一路电压与控制芯片的连接电路为控制电路。
优选的，还包括蓝牙模块，蓝牙模块分别与电压相对较低的一路电压和控制芯片电连接，且蓝牙模块与控制芯片之间为双向信号连接，同时蓝牙模块连接有遥控器或外置移动设备，遥控器或外置移动设备通过蓝牙模块控制机器人的动作或活动。
优选的，控制芯片还与LED指示灯连接，LED指示灯显示蓝牙模块发送与接收信号的状态。
优选的，电压报警装置为蜂鸣器。
优选的，所述蓝牙模块包括蓝牙芯片、蓝牙天线，所述蓝牙芯片与蓝牙天线信号连接，蓝牙芯片与一路电压的电压转化器电连接，蓝牙芯片的BRTS引脚与控制芯片的PCI引脚信号连接，蓝牙芯片的RX引脚和TX引脚分别与控制芯片连接，蓝牙芯片的BRTS引脚通过蓝牙天线作为信号发送请求端，用来唤醒蓝牙模块，RX引脚通过蓝牙天线接收控制芯片发送来的信号，TX引脚通过蓝牙天线向控制芯片发送信号。
优选的，蓝牙芯片型号为TICC2540。
优选的，控制芯片的引脚PCO与三极管并联，同时三极管与蜂鸣器串联。控制芯片引脚PCO在工作状态下一般输出高电平，导致U5三极管无法导通，蜂鸣器U6无法上电报警。当控制器供电不足时，PCO输出低电平，导致U5三极管导通，蜂鸣器U6上电报警机器人控制器上设置至少18个控制器对外接口。
优选的，其中，控制芯片带有至少10-18路GPIO接口，所述GPIO接口通过导线与总电源的正VCC、总电源地GND的三个信号端组成一组控制器对外接口。
优选的，控制器对外接口采用插针或者接线端子形式，与舵机的对外接口相适应。
本方案针对多自由度机器人，如六足机器人，设计新型机器人控制器，通过同时驱动18个舵机，实现灵活运动。
本控制器采用低功耗控制芯片，只需3.3V供电。也可以采用较高功耗芯片，用5V供电。
可以略微增减几个舵机控制接口，比如做成16关节控制器或者19关节控制器。
附图说明
图1为本实用新型总体设计图
图2为蓝牙模块原理设计图
图3为蓝牙模块示意图
图4为蜂鸣器报警原理设计图
图5为12V转6V原理设计图
图6为12V转3.3V原理设计图
图7为18路舵机对外接口原理设计图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细的说明。
图中，机器人控制器，包括总电源，机器人控制器上设置数个控 制器对外接口，所述总电源被电压转化器转换成两路低电压，分别为一路电压、二路电压，二路电压的电压值高于一路电压的电压值，具体的，一路电压被转换成3.3V的低电压，二路电压被转换成6V低电压。在机器人控制器中，由于舵机供电电压与控制芯片不一致，需要进行电压转换。而且舵机一般需要6V供电，但是没有6V的直流储能电压源，因此需要进行压降设计。
所述一路电压的稳压输出给控制芯片供电，所述二路电压的稳压输出给18路舵机供电；其中，18路舵机上设置数个对外接口，例如可以设置16个或者18个对外接口，当然还可以根据需要设置的更多，控制芯片通过控制器对外接口与18路舵机的对外接口连接，同时控制芯片还与电压报警装置和二路电压电连接，蜂鸣器报警装置优选为蜂鸣器。当供电电压较低时，机器人动作会变形，由于本方案增加了蜂鸣器报警装置，在电压较低时，蜂鸣器会自动报警，二路电压与控制芯片的连接电路为驱动电路。控制芯片与一路电压连接，所述一路电压与控制芯片的连接电路为控制电路。控制芯片还与两组LED指示灯连接，两组LED指示灯可以指示控制芯片和蓝牙模块之间的数据通信状态，数据正常和数据错误状态指示。
为了便于移动设备或者外界设备(例如遥控器、外置移动设备)对机器人的遥控，机器人控制器上增加了蓝牙模块(LMO2)，同时通过LED灯显示蓝牙数据发送与接收的状态，蓝牙模块分别与电压相对较低的一路电压和控制芯片电连接，且蓝牙模块与控制芯片之间为双向信号连接，同时蓝牙模块连接有遥控器，遥控器通过蓝牙模块控制 机器人的作动。
本方案需要同时控制18路舵机，控制器上通过的电流较大，为了防止控制器烧毁，本控制器采用四层电路设计，其中电源层和地层采用铺铜设计。由于舵机需要用PWM波控制，控制芯片一般没有18个PWM接口，本方案采取的策略是：除了控制芯片一般带有的4路左右PWM接口外，引出控制芯片的GPIO接口，通过对控制芯片的GPIO接口分频与软件编程，模拟成PWM方波，以弥补PWM接口的不足，最终实现同时控制18路舵机。具体的操作是：控制芯片带有至少10-18路GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出接口)接口，即PAO、PA1…PA15、PBO、PB1…PC15，从中选取18路GPIO接口，一个GPIO接口通过PCB导线和电源正VCC、电源地GND三个信号端组成一组完整的能够与舵机连接的控制器对外接口，每个控制器对外接口分别对应一个舵机的对外接口，分别控制每一路舵机。
下面具体的描述下蓝牙模块、蜂鸣器报警装置等电路的工作原理：
蓝牙模块包括蓝牙芯片、蓝牙天线，LMO2是以TICC2540芯片为核心研制的蓝牙模块，对该模块进行3.3V供电，把TICC2540芯片的使能端拉至低电平使蓝牙模块处于有效工作状态。
所述蓝牙芯片与蓝牙天线信号连接，蓝牙芯片与一路电压的电压转化器电连接，蓝牙芯片的BRTS引脚与控制芯片的PC1引脚信号连接，蓝牙芯片的RX引脚和TX引脚分别与控制芯片连接，蓝牙芯片的BRTS引脚通过蓝牙天线作为信号发送请求端，用来唤醒蓝牙模块， RX引脚通过蓝牙天线接收控制芯片发送来的信号，TX引脚通过蓝牙天线向控制芯片发送信号。当PC1发送数据“0”给BRTS时，表示控制芯片有数据发送，蓝牙模块将等待接收来自控制芯片的数据，此时蓝牙模块不睡眠。当控制芯片的PC1引脚发送数据“1”给BRTS时，表示控制芯片无数据发送，或控制芯片数据发送完毕之后，应该将此信号线置1。
控制芯片的引脚PCO与三极管并联，同时三极管与蜂鸣器串联。控制芯片引脚PCO在工作状态下一般输出高电平，导致U5三极管无法导通，蜂鸣器U6无法上电报警。当机器人控制器供电不足时，PCO输出低电平，导致U5三极管导通，蜂鸣器U6上电报警。
本装置针对移动型多关节机器人，一般使用锂电池供电，以求达到较轻的质量。锂电池供电电压均为3.7V的整数倍，没有6V电压源。本方案建议使用三节锂电池供电，即正常供电电压为11.1V左右。为了保证舵机供电正常，本方案自带电压转换电路，可以把6V以上的输入电压转换成6V稳压输出。当供电电压低于6V后，蜂鸣器会自动报警。
由于控制芯片选用低功耗芯片，为3.3V供电。所以控制器上需要把供电电压11.1V左右转换成3.3V稳压输出，给控制芯片供电，本实用新型中电压的转换可以使用现有技术。
驱动部分和控制电路部分独立分开供电，以降低舵机电机转动给控制系统带来的噪音和干扰，驱动部分设计采用6V的电压供电，电流输出最大可达到6A，控制部分采用3.3V电压，给处理器和外围电 路以及蓝牙模块部分供电，最大1A电流足以够用。
本实用新型具有如下优点：
(1)最多可以同时控制18路舵机，适合多关节机器人；
(2)同时具有驱动电路和控制电路，实现驱动与控制一体化；
(3)有效解决了舵机供电电压不稳定的现象；
(4)可以实现用手机等移动设备对该控制器进行远程蓝牙控制。
以上仅为本实用新型实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型实施例，凡在本实用新型实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型实施例的保护范围内。
Claims (9)
1.机器人控制器，包括总电源，机器人控制器上设置数个控制器对外接口，其特征在于：还包括电压转化器、控制芯片、电压报警装置，其中电压转化器将总电源的电压转换成两路低电压，分别为一路电压、二路电压，二路电压的电压值高于一路电压的电压值，所述一路电压的稳压输出给控制芯片供电，所述二路电压的稳压输出给18路舵机供电；
其中，18路舵机上设置数个对外接口，控制芯片通过控制器对外接口与18路舵机的对外接口连接，同时控制芯片还与电压报警装置和二路电压电连接，在电压较低时，电压报警装置会自动报警，所述二路电压与控制芯片的连接电路为驱动电路；
其中，控制芯片与一路电压连接，所述一路电压与控制芯片的连接电路为控制电路。
2.根据权利要求1所述的机器人控制器，其特征在于：还包括蓝牙模块，蓝牙模块分别与电压相对较低的一路电压和控制芯片电连接，且蓝牙模块与控制芯片之间为双向信号连接，同时蓝牙模块连接有遥控器或外置移动设备，遥控器或外置移动设备通过蓝牙模块控制机器人的动作。
3.根据权利要求2所述的机器人控制器，其特征在于：控制芯片还与LED指示灯连接，LED指示灯显示蓝牙模块发送与接收信号的状态。
4.根据权利要求1所述的机器人控制器，其特征在于：电压报警装置为蜂鸣器。
5.根据权利要求2所述的机器人控制器，其特征在于：所述蓝牙模块包括蓝牙芯片、蓝牙天线，所述蓝牙芯片与蓝牙天线信号连接，蓝牙芯片与一路电压的电压转化器电连接，蓝牙芯片的BRTS引脚与控制芯片的PC1引脚信号连接，蓝牙芯片的RX引脚和TX引脚分别与控制芯片连接，蓝牙芯片的BRTS引脚通过蓝牙天线作为信号发送请求端用来唤醒蓝牙模块，RX引脚通过蓝牙天线接收控制芯片发送来的信号，TX引脚通过蓝牙天线向控制芯片发送信号。
6.根据权利要求5所述的机器人控制器，其特征在于：蓝牙芯片型号为TICC2540。
7.根据权利要求6所述的机器人控制器，其特征在于：控制芯片的引脚PCO与三极管并联，同时三极管与蜂鸣器串联。
8.根据权利要求6所述的机器人控制器，其特征在于：
其中，控制芯片带有至少10-18路GPIO接口，所述GPIO接口通过导线与总电源的正VCC、总电源地GND的三个信号端组成一组控制器对外接口。
9.根据权利要求8所述的机器人控制器，其特征在于：控制器对外接口采用插针或者接线端子形式，与舵机的对外接口相适应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620270371.6U CN205721195U (zh) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | 机器人控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620270371.6U CN205721195U (zh) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | 机器人控制器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205721195U true CN205721195U (zh) | 2016-11-23 |
Family
ID=57312261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620270371.6U Active CN205721195U (zh) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | 机器人控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205721195U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109935071A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种蓝牙脚踏开关及电子设备 |
-
2016
- 2016-04-01 CN CN201620270371.6U patent/CN205721195U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109935071A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-06-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种蓝牙脚踏开关及电子设备 |
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