本發(fā)明涉及自動控制技術領域，特別是涉及一種舵機主板及機器人。

背景技術：

隨著科技的進步，機器人技術得到了極大地發(fā)展，其已經逐漸地走進了人們的日常生活中。在機器人技術中，舵機主板是其重要的組件，控制著機器人執(zhí)行各種操作。

現(xiàn)有的舵機主板中，一般是由采樣電阻及運放芯片來采集驅動電機當前的電流信息，且采集芯片周圍通常設有元件數量較多的外圍電路，導致主板布線繁瑣，且元件損耗后主板無法正常工作。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種舵機主板以及機器人，能夠減少采集芯片的外圍電路元件、節(jié)省電路板空間及減小電路板尺寸。

本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種舵機主板，應用于一舵機，所述舵機主板包括：主控芯片，包括控制信號輸出端及感應電壓輸入端；及驅動芯片，包括控制信號接收端及感應電流端，所述控制信號接收端與所述主控芯片的控制信號輸出端對應連接，用以接收所述主控芯片輸出的控制信號并根據所述控制信號輸出驅動脈沖信號以驅動設置在所述舵機內的電機旋轉，所述感應電流端用以偵測所述電機的當前工作電流；采集芯片，包括感應電流輸入端及輸出端、信號處理單元、所述感應電流輸入端與所述驅動芯片的感應電流端連接，用以采集所述電機的當前工作電流以偵測所述電機的工作狀態(tài)信息；所述信號處理單元用于感應感應電流輸入端采集到的電流信號，并將該電流信號轉換為對應的反饋電壓信號后放大處理；所述輸出端與所述主控芯片的感應電壓輸入端連接，并將所述信號處理單元放大后的電信號反饋給所述主控芯片。

其中，所述感應電流輸入端進一步包括：第一引腳、第二引腳、第三引腳以及第四引腳，所述第一引腳及第二引腳的極性相同，所述第三引腳以及第四引腳的極性相同且與所述第一引腳及第二引腳的極性相反；其中，所述第一引腳、第二引腳、第三引腳以及第四引腳的第一端封裝于所述采集芯片內且相互耦接，所述第一引腳、第二引腳的第二端與所述驅動芯片的感應電流輸出端耦接，所述第三引腳及第四引腳的第二端接地。

其中，所述信號處理單元進一步包括感應電路，與所述感應電流輸入端對應設置，用以通過所述感應電流輸入端感應所述電機的當前工作電流，并將所述當前工作電流轉換為對應的反饋電壓信號。

其中，所述信號處理單元進一步包括運放電路，與所述感應電路的輸出端耦接，用以將所述電壓信號進行處理，且進一步包括：第一運放器，其包括輸入端和輸出端，其中，所述輸入端電連接至所述感應電路的輸出端，用以接收所述反饋電壓信號；第二運放器，其包括輸入端和輸出端，其中，所述輸入端電連接至所述第一運放器的輸出端，所述輸出端電連接所述主控芯片的感應電壓輸入端，用以向所述主控芯片反饋所述電壓信號，以使得所述主控芯片根據所述電壓信號調整所述電機的轉速。

其中，所述舵機主板還包括角度采集芯片，所述角度采集芯片與所述主控芯片連接，所述角度采集芯片用于獲取所述舵機旋轉的角度信息，并將所述角度信息反饋至所述主控芯片，所述主控芯片根據所述角度信息控制所述舵機的運動。

其中，所述角度采集芯片為磁編碼芯片，其中，所述磁編碼芯片根據磁場變化而采集所述舵機偏轉的角度信息，且所述磁編碼芯片進一步包括反饋引腳、第一偏轉角度控制引腳和第二偏轉角度控制引腳，其中，所述主控芯片進一步包括第二反饋引腳、第一偏轉角度控制引腳和第二偏轉角度控制引腳，其中，所述磁編碼芯片的所述反饋引腳連接所述主控芯片的所述第二反饋引腳以將所述舵機偏轉的角度信息反饋至所述主控芯片，而所述主控芯片的所述第一偏轉角度控制引腳和第二偏轉角度控制引腳分別與所述磁編碼芯片的所述第一偏轉角度控制引腳和第二偏轉角度控制引腳連接，以將所述主控芯片根據反饋的所述舵機偏轉的角度信息而產生的所述角度控制信號輸出至所述磁編碼芯片，以通過所述角度采集及控制芯片而控制所述舵機偏轉的角度。

其中，所述舵機主板還包括與主控芯片相連的電源芯片和電量檢測芯片，所述電源芯片用于為所述舵機提供電源，所述電量檢測芯片用于采集舵機內部一電池的電量。

其中，所述舵機主板還包括溫度采集芯片，與所述主控芯片連接，并用于采集所述電機的溫度，若所采集到的電機的溫度大于一預設閾值，則所述主控芯片控制所述電機停止旋轉，或降低所述電機旋轉的速度。

其中，所述舵機主板還包括通信芯片，與所述主控芯片以及上位機連接，用于維持所述主控芯片與上位機的通訊。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的又一個技術方案是提供一種機器人，所述機器人包括中央處理器、CAN總線以及多個舵機，每個所述舵機分別包括上述任一所述的舵機主板。

本發(fā)明的有益效果是：提供一種舵機主板及機器人，通過將驅動芯片感應到的電機當前的工作電流直接傳輸給驅動芯片進行處理并反饋給主控芯片，能夠減少采集芯片的外圍電路元件，節(jié)省電路板空間、減小電路板尺寸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明舵機主板一實施方式的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明采集芯片一實施方式的的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明舵機主板又一實施方式的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明主控芯片與角度采集芯片一實施方式的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明機器人一實施方式的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明舵機主板一實施方式的結構示意圖。如圖所示，該舵機主板10應用于一舵機33，且該舵機主板10包括：主控芯片11、驅動芯片12以及采集芯片13。

其中，主控芯片11包括控制信號輸出端a及感應電壓輸入端b。

進一步地，驅動芯片12包括控制信號接收端c及感應電流端d，控制信號接收端c與主控芯片11的控制信號輸出端a對應連接，用以接收主控芯片11輸出的控制信號并根據控制信號輸出驅動脈沖信號以驅動設置在舵機33內的電機20旋轉，其中，感應電流端d用以偵測電機20的當前工作電流。

進一步地，采集芯片13包括感應電流輸入端e、信號處理單元130

及輸出端f。其中，感應電流輸入端e與驅動芯片12的感應電流端d連接，用以采集電機20的當前工作電流以偵測電機20的工作狀態(tài)信息，信號處理單元，用于感應感應電流輸入端e采集到的電流信號，并將該電流信號轉換為對應的反饋電壓信號后放大處理；輸出端f與主控芯片11的感應電壓輸入端b連接，并將所述電機20的工作狀態(tài)信息反饋給所述主控芯片。

請一并參閱圖2，圖2是本發(fā)明采集芯片一實施方式的結構示意圖。如圖2所示，該采集芯片13的感應電流輸入端e進一步包括：第一引腳1、第二引腳2、第三引腳3以及第四引腳4。其中，第一引腳1及第二引腳2的極性相同且都為正，第三引腳3以及第四引腳4的極性相同且與第一引腳1及第二引腳2的極性相反即為負。當然在其它實施例中，第一引腳1及第二引腳2的極性也可以為負，本發(fā)明不做具體限定。

進一步地，第一引腳1、第二引腳2、第三引腳3以及第四引腳4的第一端封裝于采集芯片13內且相互耦接，第一引腳1、第二引腳2的第二端與驅動芯片12的感應電流輸出端d耦接，用以采集電機20的當前工作電流，第三引腳3及第四引腳4用以將接收到的電機20的當前工作電流接地。

請進一步參閱圖2，信號處理單元131進一步包括感應電路1311。該感應電路1311與感應電流輸入端e對應設置，并與感應電流輸入端e相隔一定距離，用以通過感應電流輸入端e感應電機20的當前工作電流，并將當前工作電流轉換為對應的反饋電壓信號。

在本發(fā)明一應用場景中，所述的感應電路1311可以為霍爾元件，當然，在其它實施例中，也可以為其他電磁感應元件。其中，該霍爾元件是利用霍爾效應的半導體。具體地，霍爾效應是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現(xiàn)象。故可以檢測磁場及其變化，在各種與磁場有關的場合中使用，其精度高、線性度好。

進一步地，在本實施例中，由于通電的導體周圍存在磁場，故由感應電流輸入端e接收到電機20的當前工作電流產生的磁場被感應電路1311，即霍爾元件所感應，產生橫向電位差，即將該電機20當前的工作電流轉換為對應的反饋電壓信號。

進一步地，該霍爾元件還包括輸入端g、輸出端h，所述輸入端g用以接收外部電源Vcc，輸出端h用以輸出所述反饋電壓信號。

請繼續(xù)參閱圖2，該信號處理單元131進一步包括運放電路1312，且該運放電路1312與感應電路1311的輸出端h耦接，用以將反饋電壓信號進行處理，且進一步包括：第一運放器A及第二運放器B。

其中，第一運放器A，在具體實施例中，該第一運放器A可以為包括但不限于粗調增益器件，用于將電壓信號放大。其進一步包括輸入端i和輸出端j，其中，輸入端i電連接至感應電路1311的輸出端h，接收由霍爾元件轉換的電壓信號。

進一步地，第二運放器B，可以為包括但不限于微調增益器件，用于將電壓信號進一步放大。且其包括輸入端k和輸出端l，其中，輸入端k電連接至第一運放器的輸出端j，輸出端l電連接主控芯片11的感應電壓輸入端b，用以向主控芯片11反饋電壓信號，以使得主控芯片11根據該電壓信號調整電機20的轉速。

需要說明的是，主控芯片11接收到的反饋電壓信號是通過感應電路1311(霍爾元件)將感應到的電機20當前的工作電流轉變成電壓形式的信號。

進一步地，當主控芯片11接收到采集芯片13輸出的反饋電壓信號，以此來判斷驅動芯片11偵測到的電流是否超過預設電流閾值，若超過，則通過主控芯片11的控制信號輸出端a向電機20發(fā)出停止轉動的控制信號。

上述實施方式，通過將感應到的電機20當前的工作電流直接傳輸給驅動芯片進行處理，能夠減少采集芯片的外圍電路元件，節(jié)省電路板空間、減小電路板尺寸。

請一并參照圖3，圖3是本發(fā)明舵機主板又一實施方式的結構示意圖。如圖所示，該舵機主板10還包括至少一濾波電路14，且濾波電路14連接在驅動芯片12與電機20之間，并用于對驅動脈沖信號進行濾波處理。

進一步地，驅動芯片12用于接收主控芯片11傳輸的控制信號并根據控制信號輸出一驅動脈沖信號以驅動設置在舵機33內的一電機20旋轉。其中，控制信號包括角度控制信號、速度控制信號以及使能信號。具體地，驅動芯片12根據角度控制信號、速度控制信號以及使能信號輸出兩路驅動脈沖信號，分別傳輸至電機20的兩端。濾波電路14用于對驅動脈沖信號進行濾波處理。

請一并參閱圖4，圖4是本發(fā)明主控芯片與角度采集芯片一實施方式的結構示意圖。

其中，該舵機主板10還包括角度采集芯片15，該角度采集芯15片與主控芯片11連接。具體地，該角度采集芯片15用于獲取舵機33旋轉的角度信息，并將角度信息反饋至主控芯片11，主控芯片11根據角度信息控制舵機33的運動。

具體地，該角度采集芯片15可以為磁編碼芯片。具體地，磁編碼芯片15根據磁場變化而采集舵機33偏轉的角度信息，且該磁編碼芯片15進一步包括反饋引腳MOSI、第一偏轉角度控制引腳CS和第二偏轉角度控制引腳MISO。

其中，主控芯片11進一步包括第二反饋引腳mosi、第一偏轉角度控制引腳cs和第二偏轉角度控制引腳miso，其中，磁編碼芯片15的反饋引腳連接主控芯片11的第二反饋引腳MOSI以將舵機33偏轉的角度信息反饋至主控芯片11，而主控芯片11的第一偏轉角度控制引腳cs和第二偏轉角度控制引腳miso分別與磁編碼芯片15的第一偏轉角度控制引腳CS和第二偏轉角度控制引腳MISO連接，以將主控芯片11根據反饋的舵機33偏轉的角度信息而產生的角度控制信號輸出至磁編碼芯片15，以通過角度采集及控制芯片11而控制舵機33偏轉的角度。

具體地，主控芯片11根據接收到的當前角度信息與預設的角度值對比，并發(fā)出角度控制信號至磁編碼芯片15，以進一步調整舵機33當前的角度至預設角度，若當前角度信息達到預設的角度值，則主控芯片11向電機20發(fā)出停止轉動的控制信號。當然，在其它實施例中，角度采集芯片15也可以是電位器構成，根據驅動電機的位置變化獲取舵機33轉動的角度信息。

請進一步參閱圖4，該舵機主板10還包括與主控芯片11相連的電源芯片16和電量檢測芯片17，且電源芯片16用于為舵機33提供電源，電量檢測芯片17用于采集舵機33內部一電池的電量，并傳輸至主控芯片11，主控芯片11進一步根據電池的電量控制舵機33中電機20的旋轉。在本發(fā)明實施例中，電源芯片16可以向舵機33提供15V、5V以及3.3V的電源電壓。

進一步地，該舵機主板10還包括溫度采集芯片18，與主控芯片11連接，并用于采集電機20的溫度，若所采集到的電機20的溫度大于一預設閾值，則主控芯片11控制電機20停止旋轉，或降低電機20旋轉的速度。其中，預設閾值可以根據需要設置，在此不作限制。

進一步地，該舵機主板10還包括通信芯片19，與主控芯片11以及上位機連接，用于維持主控芯片11與上位機的通訊。具體地，通訊芯片塊19用于與上一級和/或下一級舵機33進行通訊，接收來自與舵機33相連的一上一級舵機的識別號或識別號及動作指令信息，或傳遞與舵機33相連的一下一級舵機的識別號或識別號及動作指令信息。具體地，在舵機33初始化時，主控芯片11通過通訊芯片19接收上一級舵機分配給本級舵機33分配的識別號，同時接收動作指令信息，并傳輸至主控芯片11；以及傳遞向下一級舵機分配的相應的識別號，同時傳輸動作指令信息，能夠完成所有舵機33初始化過程中的識別號的依次分配，避免舵機33的識別號固定而導致組裝不便。

進一步地，在舵機33正常工作時，主控芯片11通過通訊芯片19與上一級舵機和/或下一級舵機進行半雙工通訊，以傳輸對應的識別號和動作指令信息。當然，在本發(fā)明的其他實施例中，也可以只傳輸動作指令信息，并在該動作指令信息中攜帶對應的識別號。

請參閱圖5，圖5是本發(fā)明機器人一實施方式的結構示意圖。如圖5所示，機器人30包括中央處理器31、CAN總線32以及多個舵機33。每個舵機33包括如上所述的舵機主板10，每個舵機主板10通過CAN總線32與中央處理器31進行通訊。

上述實施方式，通過驅動芯片將感應到的電機當前的工作電流直接傳輸給驅動芯片進行處理并反饋給主控芯片，能夠減少采集芯片的外圍電路元件，節(jié)省電路板空間、減小電路板尺寸。

綜上所述，本領域技術人員容易理解，本發(fā)明提供一種舵機主板及機器人，通過驅動芯片將感應到的電機當前的工作電流直接傳輸給驅動芯片進行處理并反饋給主控芯片，能夠減少采集芯片的外圍電路元件、節(jié)省電路板空間及減小電路板尺寸。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。