CN215181534U - 一种集成控制装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种集成控制装置及机器人，涉及控制设备技术领域。该集成控制装置包括主控制器电路板和扩展电路板组件；所述主控制器电路板包括第一电气组件、接口组件和处理器，所述第一电气组件、所述接口组件分别与所述处理器电连接；所述扩展电路板组件包括至少一个扩展电路板，所述扩展电路板包括第二电气组件和多个端口，所述主控制器电路板和所述扩展电路板固定安装，所述第一电气组件和所述第二电气组件电连接，以使所述处理器和所述扩展电路板的多个端口电连接。该集成控制装置结构紧凑，可以实现多个端口扩展，从而实现提高设备整机的数据处理能力，丰富机器人及其他高端自动化设备的功能和应用场景的技术效果。

Description

一种集成控制装置及机器人

技术领域

本申请涉及控制设备技术领域，具体而言，涉及一种集成控制装置及机器人。

背景技术

目前，随着各种类感知传感器和末端执行器数量的增多，机器人及其他高端自动化设备的数据收发和处理需求急剧增多且更加复杂精密，传统的硬件解决方案普遍存在着接口不足的困境。

面对这样的困境，现有技术主要是以扩展板卡或排线的形式，采用标准元件组合式的控制系统设计，例如RS-232/485等控制总线将多个I/O端口集联到主控制器上，这样的方案虽然能够满足基本的接口功能需求，但是有三点弊端，第一点扩展控制功能单一，第二点数据处理能力弱，第三点是控制器整体模块的体积较大，并使得整机布线杂乱。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种集成控制装置及机器人，结构紧凑，可以实现多个端口扩展，从而实现提高设备整机的数据处理能力，丰富机器人及其他高端自动化设备的功能和应用场景的技术效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种集成控制装置，包括主控制器电路板和扩展电路板组件；

所述主控制器电路板包括第一电气组件、接口组件和处理器，所述第一电气组件、所述接口组件分别与所述处理器电连接；

所述扩展电路板组件包括至少一个扩展电路板，所述扩展电路板包括第二电气组件和多个端口，所述主控制器电路板和所述扩展电路板固定安装，所述第一电气组件和所述第二电气组件电连接，以使所述处理器和所述扩展电路板的多个端口电连接。

在上述实现过程中，该集成控制装置包括主控制器电路板和扩展电路板组件，主控制器电路板和扩展电路板通过第一电气组件、第二电气组件实现电气组件的集成式连接，减小了集成控制装置的尺寸，从而提高了集成控制装置的稳定性；从而，该集成控制装置通过电气组件的连接丰富了扩展电路的功能，并且直联式的电气组件连接缩短了电信号传输距离、提高了通信带宽，能够与本集成控制装置中的处理器高效耦合，进而提高控制器的数据处理能力；因此，该集成控制装置结构紧凑，可以实现多个端口扩展，从而实现提高设备整机的数据处理能力，丰富机器人及其他高端自动化设备的功能和应用场景的技术效果。

进一步地，所述接口组件包括RS-232接口、RS-485接口、EtherNet接口、CAN接口或USB接口中一种或多种。

在上述实现过程中，该集成控制装置可以整机兼容RS-232/485、EtherNet、CAN、USB等通信总线。

进一步地，所述扩展电路板组件包括第一扩展电路板，所述第一扩展电路板包括第一扩展端口，所述第一扩展电路板通过机械限位机构与所述主控制器电路板固定安装，且所述第二电气组件安装在所述第一扩展电路板。

在上述实现过程中，第一扩展电路板上的第二电气组件通过与主控制器电路板同侧的第一电气组件连接，与机械限位机构一同实现第一扩展电路板、主控制器电路板平面的定位。

进一步地，所述扩展电路板组件还包括第二扩展电路板，所述第二扩展电路板包括第二扩展端口，所述第二扩展电路板与所述第一扩展电路板通过所述机械限位机构固定安装，且所述第二扩展电路板通过排针与所述第一扩展电路板电连接。

进一步地，所述装置还包括电源管理电路板，所述电源管理电路板包括电源输入端口和电源电气接口，所述电源电气接口与所述主控制器电路板电连接。

在上述实现过程中，电源管理电路板接入电源，用来为整个集成控制装置供电并进行能量管理。

进一步地，所述电源管理电路板还包括预留扩展接口。

进一步地，所述扩展电路板组件还包括第三扩展电路板，所述第三扩展电路板包括电气扩展接口，所述电气扩展接口与所述电源管理电路板的预留扩展接口电连接。

进一步地，所述第三扩展电路板与所述第二扩展电路板通过所述机械限位机构固定安装，所述第一扩展电路板、第二扩展电路板、第三扩展电路板和所述主控制器电路板平行，所述主控制器电路板与所述电源管理电路板垂直。

进一步地，所述机械限位机构为金属螺柱。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人，包括第一方面任一项所述的集成控制装置。

本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的集成控制装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的主控制器电路板的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的主控制器电路板的仰视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第一扩展电路板的俯视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第一扩展电路板的仰视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第二扩展电路板的俯视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的第二扩展电路板的仰视结构示意图；

图8为本申请实施例提供的电源管理电路板的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的第三扩展电路板的俯视结构示意图；

图10为本申请实施例提供的第三扩展电路板的仰视结构示意图。

图标：100-主控制器电路板；110-第一电气组件；120-接口组件；130-处理器；200-扩展电路板组件；201-第二电气组件；202-排针；203-电气扩展接口；210-第一扩展电路板；211-第一扩展端口；220-第二扩展电路板；221-第二扩展端口；230-第三扩展电路板；231-第三扩展端口；240-电气接口；300-电源管理电路板；310-电源输入端口；320-电源电气接口；330-预留扩展接口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本申请实施例提供了一种集成控制装置及机器人，可以应用于机器人的控制过程中；该集成控制装置包括主控制器电路板和扩展电路板组件，主控制器电路板和扩展电路板通过第一电气组件、第二电气组件实现电气组件的集成式连接，减小了集成控制装置的尺寸，从而提高了集成控制装置的稳定性；从而，该集成控制装置通过电气组件的连接丰富了扩展电路的功能，并且直联式的电气组件连接缩短了电信号传输距离、提高了通信带宽，能够与本集成控制装置中的处理器高效耦合，进而提高控制器的数据处理能力；因此，该集成控制装置结构紧凑，可以实现多个端口扩展，从而实现提高设备整机的数据处理能力，丰富机器人及其他高端自动化设备的功能和应用场景的技术效果。

请参见图1至图3，图1为本申请实施例提供的集成控制装置的结构示意图，图2为本申请实施例提供的主控制器电路板的俯视结构示意图，图3为本申请实施例提供的主控制器电路板的仰视结构示意图；该集成控制装置包括主控制器电路板100和扩展电路板组件200。

示例性地，主控制器电路板100包括第一电气组件110、接口组件120和处理器130，第一电气组件110、接口组件120分别与处理器130电连接。

可选地，本申请实施例中的集成控制装置的核心基础是处理器130；处理器130是主控制器电路板100中的数据处理中心，由一块MCU(Micro Computer Unit，微处理器单元)芯片和若干电容、电阻、电感等电子元器件通过贴片方式固定在一块PCB(Printed CircuitBoard，印刷电路板)上，再通过电气端子实现通信接口的功能，在主控制器电路板100上主要实现MCU的功能和实现各路通讯总线的接口功能。

示例性地，扩展电路板组件200包括至少一个扩展电路板，扩展电路板包括第二电气组件201和多个端口，主控制器电路板100和扩展电路板固定安装，第一电气组件110和第二电气组件201电连接，以使处理器130和扩展电路板的多个端口电连接。

在一些实施方式中，该集成控制装置包括主控制器电路板100和扩展电路板组件200，主控制器电路板100和扩展电路板通过第一电气组件110、第二电气组件201实现电气组件的集成式连接，减小了集成控制装置的尺寸，从而提高了集成控制装置的稳定性；从而，该集成控制装置通过电气组件的连接丰富了扩展电路的功能，并且直联式的电气组件连接缩短了电信号传输距离、提高了通信带宽，能够与本控制器中的MCU芯片高效耦合，进而提高控制器的数据处理能力；因此，该集成控制装置结构紧凑，可以实现多个端口扩展，从而实现提高设备整机的数据处理能力，丰富机器人及其他高端自动化设备的功能和应用场景的技术效果。

示例性地，接口组件120包括RS-232接口、RS-485接口、EtherNet接口、CAN接口或USB接口中一种或多种。

示例性地，该集成控制装置可以整机兼容RS-232/485、EtherNet、CAN、USB等通信总线。

可选地，接口组件120可以包括2个RS-232接口，4个RS-485接口，具有传输距离远、波特率可选范围广、信号线少等优点；2个EtherNet接口能够使得该集成控制装置可接入网络设备，并且实现以太网控制功能；2个CAN接口能够有效支持分布式控制和实时控制；1个USB接口能够进行高速的连接，并且还能够采用集线器能实现更多的连接；还有1个LED灯板接口，用来指示该集成控制装置的各种状态。

示例性地，上述接口组件120位于同一侧，在另一侧实现了用于扩展IO电路板的第一电气组件110和电源的电气接口240，在该控制板下侧具有一个电气扩展口，并同时具有固定限位功能。

示例性地，扩展电路板组件200包括第一扩展电路板210。

请参见图4和图5，图4为本申请实施例提供的第一扩展电路板的俯视结构示意图，图5为本申请实施例提供的第一扩展电路板的仰视结构示意图。

示例性地，第一扩展电路板210包括第一扩展端口211，第一扩展电路板210通过机械限位机构与主控制器电路板100固定安装，且第二电气组件201安装在第一扩展电路板。

示例性地，第一扩展电路板210上的第二电气组件201通过与主控制器电路板100同侧的第一电气组件110连接，同时实现平面的定位；在第一扩展电路板210的另一侧是第一扩展端口211；第一扩展端口211可以是隔离输入端口，提高该集成控制装置的抗电磁干扰、尖峰电流等能力。

在一些实施方式中，机械限位机构指的是在第一扩展电路板210上设置的四个金属螺柱，通过四个金属螺柱共同实现与主控制器电路板100的固定。

示例性地，扩展电路板组件200还包括第二扩展电路板220。

请参见图6和图7，图6为本申请实施例提供的第二扩展电路板的俯视结构示意图，图7为本申请实施例提供的第二扩展电路板的仰视结构示意图。

示例性地，第二扩展电路板220包括第二扩展端口221，第二扩展电路板220与第一扩展电路板210通过机械限位机构固定安装，且第二扩展电路板通过排针202与第一扩展电路板电连接。

示例性地，机械限位机构可以是金属螺柱，第二扩展电路板220与第一扩展电路板210通过金属螺柱并列安装，并通过排针202连接。

请参见图8，图8为本申请实施例提供的电源管理电路板的结构示意图。

示例性地，该集成控制装置还包括电源管理电路板300，电源管理电路板300包括电源输入端口310和电源电气接口320，电源电气接口320与主控制器电路板100电连接。

示例性地，该集成控制装置的侧面是一块电源管理电路板300，它的一端是电源输入端口310，接入电源，用来为整个集成控制装置供电并进行能量管理。

示例性地，电源管理电路板300还包括预留扩展接口330。

示例性地，电源管理电路板300的另一端含有一个预留扩展接口330，用来实现更多需求的接口功能，中间部分的是电源电气接口320；结合图2、图3及图8，主控制器电路板100还包括电气接口240，电源电气接口320与主控制器电路板100连接的电气接口。

示例性地，扩展电路板组件200还包括第三扩展电路板230。

请参见图9和图10，图9为本申请实施例提供的第三扩展电路板的俯视结构示意图，图10为本申请实施例提供的第三扩展电路板的仰视结构示意图。

示例性地，第三扩展电路板230包括电气扩展接口203，电气扩展接口203与电源管理电路板300的预留扩展接口330电连接。

示例性地，第三扩展电路板230包括第三扩展端口231。

示例性地，第三扩展电路板230与第二扩展电路板220通过机械限位机构固定安装，第一扩展电路板210、第二扩展电路板220、第三扩展电路板230和主控制器电路板100平行，主控制器电路板100与电源管理电路板300垂直。

示例性地，第三扩展电路板230通过电气扩展接口203与电源管理电路板300尾部的预留扩展接口330垂直连接，并与第二扩展电路板220通过螺柱平行连接固定。

示例性地，机械限位机构为金属螺柱。

在一些实施方式中，本申请实施例提供了一种机器人，包括图1至图10所示的集成控制装置。

示例性地，该集成控制装置以主控制器电路板100为核心，通过机械限位机构和电气连接组件与其他扩展电路板直接或间接连接：主控制器电路板100与电源管理电路板300和第一扩展电路板210直接连接，第二扩展电路板220和第三扩展电路板230通过排针202连接，第三扩展电路板230与电源管理电路板300通过电气连接组件直接连接；主控制器电路板100、第一扩展电路板210、第二扩展电路板220、第三扩展电路板230通过金属螺柱平行安装；电源管理电路板300通过前述电气连接组件与其他4块电路板在同一侧垂直安装固定。

示例性地，本申请实施例提供的集成控制装置还可应用在包括但不限于自动化设备、工业过程控制领域。

在一些实施方式中，第一扩展电路板210包括30个隔离输入端口，第二扩展电路板220包括30个输出端口，第三扩展电路板230包括20个IO端口；从而本申请的扩展电路板组件200共含有30个隔离输入端口，30个输出端口，20个IO端口，他们位于同一侧，相对的另一侧含有机械限位机构和扩展电气组件。

示例性地，本申请实施例提供的集成控制装置通过电气组件的连接丰富了扩展电路的功能，并且直联式的电气组件连接缩短了电信号传输距离、提高了通信带宽，能够与本控制器中的MCU芯片高效耦合，进而提高控制器的数据处理能力。因此本申请中的集成控制装置可以有以下三点技术效果：其一是整体的集成式设计丰富了核心控制器的接口，集成控制器整机兼容RS-232/485、EtherNet、CAN、USB等通信总线，IO端口总数量达到80个；其二是该控制器电路板和IO扩展板通过电气组件结合的固定连接方式，相对于传统控制器，本申请的控制装置结构更紧凑稳定，尺寸更小；其三是直联式的电气组件连接缩短了电信号传输距离、提高了通信带宽，能够与本控制器中的MCU芯片高效耦合，使得集成控制器应用于机器人及其他高端自动化设备时，提高了设备整机的数据处理能力，丰富机器人及其他高端自动化设备的功能和应用场景。

在本申请所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本申请实施例不再多加赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应与权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种集成控制装置，其特征在于，包括主控制器电路板和扩展电路板组件；

所述主控制器电路板包括第一电气组件、接口组件和处理器，所述第一电气组件、所述接口组件分别与所述处理器电连接；

所述扩展电路板组件包括至少一个扩展电路板，所述扩展电路板包括第二电气组件和多个端口，所述主控制器电路板和所述扩展电路板固定安装，所述第一电气组件和所述第二电气组件电连接，以使所述处理器和所述扩展电路板的多个端口电连接。

2.根据权利要求1所述的集成控制装置，其特征在于，所述接口组件包括RS-232接口、RS-485接口、EtherNet接口、CAN接口或USB接口中一种或多种。

3.根据权利要求1所述的集成控制装置，其特征在于，所述扩展电路板组件包括第一扩展电路板，所述第一扩展电路板包括第一扩展端口，所述第一扩展电路板通过机械限位机构与所述主控制器电路板固定安装，且所述第二电气组件安装在所述第一扩展电路板。

4.根据权利要求3所述的集成控制装置，其特征在于，所述扩展电路板组件还包括第二扩展电路板，所述第二扩展电路板包括第二扩展端口，所述第二扩展电路板与所述第一扩展电路板通过所述机械限位机构固定安装，且所述第二扩展电路板通过排针与所述第一扩展电路板电连接。

5.根据权利要求4所述的集成控制装置，其特征在于，所述装置还包括电源管理电路板，所述电源管理电路板包括电源输入端口和电源电气接口，所述电源电气接口与所述主控制器电路板电连接。

6.根据权利要求5所述的集成控制装置，其特征在于，所述电源管理电路板还包括预留扩展接口。

7.根据权利要求6所述的集成控制装置，其特征在于，所述扩展电路板组件还包括第三扩展电路板，所述第三扩展电路板包括电气扩展接口，所述电气扩展接口与所述电源管理电路板的预留扩展接口电连接。

8.根据权利要求7所述的集成控制装置，其特征在于，所述第三扩展电路板与所述第二扩展电路板通过所述机械限位机构固定安装，所述第一扩展电路板、所述第二扩展电路板、所述第三扩展电路板和所述主控制器电路板平行，所述主控制器电路板与所述电源管理电路板垂直。

9.根据权利要求3所述的集成控制装置，其特征在于，所述机械限位机构为金属螺柱。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的集成控制装置。

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