本實用新型涉及自動控制技術領域，特別是涉及一種舵機控制系統(tǒng)以及機器人。

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(jīng)逐漸地走進了人們的日常生活中。在機器人技術中，舵機控制系統(tǒng)是其重要的組件，控制著機器人執(zhí)行各種操作。

現(xiàn)有的舵機控制系統(tǒng)中，都是采用電位器來采集舵機中電機當前的位置信息。在舵機出現(xiàn)長時間運轉時，會造成電位器磨損，從而使得采集回來的數(shù)據(jù)會有很大的誤差，如此會導致舵機會發(fā)生定位不準的現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種舵機控制系統(tǒng)以及機器人，能夠準確地獲取舵機的位置信息。

本實用新型提供一種舵機控制系統(tǒng)，應用于一舵機，包括：主控模塊，包括一角度信息接收端和檢測控制端；角度采集模塊，包括磁鐵以及與磁鐵間隔一定距離的磁編碼芯片，磁鐵與舵機的一轉動輸出軸相連，磁編碼芯片包括一角度信息輸出端和檢測控制接收端，角度信息輸出端與主控模塊的角度信息接收端連接，檢測控制接收端與主控模塊的檢測控制端連接；其中，轉動輸出軸轉動時帶動磁鐵旋轉，主控模塊通過檢測控制端和檢測控制接收端控制磁編碼芯片感應磁鐵旋轉時產(chǎn)生的變化的磁場信息；磁編碼芯片根據(jù)變化的磁場信息感應舵機的轉動輸出軸旋轉的角度信息；主控模塊通過角度信息輸出端和角度信息接收端接收轉動輸出軸旋轉的角度信息，并根據(jù)角度信息控制舵機的轉動。

其中，主控模塊還包括一角度信息反饋端，磁編碼芯片還包括一反饋接收端，與角度信息反饋端連接，主控模塊通過角度信息反饋端和反饋接收端輸出角度反饋信息至磁編碼芯片，確認角度信息是否在預設的范圍內。

其中，磁編碼芯片包括磁感應電路和位置獲取單元，磁感應電路設置在磁鐵的感應磁場中，與位置獲取單元電連接，位置獲取單元通過角度信息輸出端和檢測控制接收端分別與角度信息接收端和檢測控制端對應電連接。

其中，舵機控制系統(tǒng)還包括一驅動模塊，用于接收主控模塊傳輸?shù)目刂菩盘柌⒏鶕?jù)控制信號輸出一驅動脈沖信號以驅動設置在舵機內的一電機旋轉。

其中，舵機控制系統(tǒng)還包括至少一濾波電路，至少一濾波電路連接在驅動模塊與電機之間，并用于對驅動脈沖信號進行濾波處理。

其中，驅動模塊還用以偵測并向主控模塊反饋電機的當前工作電流，使主控模塊根據(jù)電機的當前工作電流調整驅動脈沖信號的波形。

其中，舵機控制系統(tǒng)還包括與主控模塊相連的電源模塊和電量檢測模塊，電源模塊用于為舵機提供電源，電量檢測模塊用于檢測舵機內部一電池的電量。

其中，舵機控制系統(tǒng)還包括通訊模塊，與主控模塊連接，通訊模塊用于與上一級和/或下一級舵機進行通訊，接收來自所述上一級舵機的識別號或識別號及動作指令信息，或傳遞所述下一級舵機的識別號或識別號及動作指令信息。

其中，舵機控制系統(tǒng)還包括溫度采集模塊，與主控模塊連接，并用于采集電機的溫度，若所采集到的電機的溫度大于一預設閾值，則主控模塊控制電機停止旋轉，或降低電機旋轉的速度。

本實用新型還提供一種機器人，包括中央處理器和與中央處理器連接的多個舵機，每個舵機包括前述的舵機控制系統(tǒng)。

通過上述方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型的舵機控制系統(tǒng)中，舵機的轉動輸出軸轉動時帶動磁鐵旋轉，主控模塊通過檢測控制端和檢測控制接收端控制磁編碼芯片感應磁鐵旋轉時產(chǎn)生的變化的磁場信息；磁編碼芯片根據(jù)變化的磁場信息感應舵機的轉動輸出軸旋轉的角度信息；主控模塊通過角度信息輸出端和角度信息檢測端接收轉動輸出軸旋轉的角度信息，并根據(jù)角度信息控制舵機的轉動，能夠準確地獲取舵機的位置信息。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中：

圖1是本實用新型較佳實施例的舵機控制系統(tǒng)應用于一舵機的方框示意圖；

圖2是圖1的角度采集模塊的結構示意圖；

圖3是圖1的磁編碼芯片的方框示意圖；

圖4是本實用新型較佳實施例的舵機控制系統(tǒng)的方框示意圖；

圖5是圖4的電源模塊的電路示意圖；

圖6是圖4的濾波模塊的電路示意圖；

圖7是圖4的溫度采集模塊的電路示意圖；

圖8是本實用新型實施例的機器人的方框示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性的勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1是本實用新型較佳實施例的舵機控制系統(tǒng)10應用于一舵機20的方框示意圖。舵機控制系統(tǒng)10包括：主控模塊11和角度采集模塊12。舵機20包括與外部組件連接的轉動輸出軸。

主控模塊11包括一角度信息接收端1和檢測控制端2。角度采集模塊12包括磁鐵121以及磁編碼芯片122，磁鐵121與舵機20的一轉動輸出軸相連，且設置在舵機20的轉動輸出軸的端部，且與磁編碼芯片122間隔一定距離設置，以感應磁鐵121產(chǎn)生磁場。磁編碼芯片122包括一角度信息輸出端MOSI和檢測控制接收端CS。角度信息輸出端MOSI與主控模塊11的角度信息接收端1連接，檢測控制接收端CS與主控模塊11的檢測控制端2連接。

舵機20的轉動輸出軸轉動時帶動磁鐵121旋轉，主控模塊11通過檢測控制端2和檢測控制接收端CS控制磁編碼芯片122感應磁鐵121旋轉時產(chǎn)生的變化的磁場信息。磁編碼芯片122根據(jù)變化的磁場信息感應舵機20的轉動輸出軸旋轉的角度信息。主控模塊11通過角度信息輸出端MOSI和角度信息接收端1接收舵機20的轉動輸出軸旋轉的角度信息，并根據(jù)舵機20的轉動輸出軸旋轉的角度信息控制舵機20的轉動。

在本實用新型實施例中，主控模塊11還包括一角度信息反饋端3，磁編碼芯片122還包括一反饋接收端MISO，與角度信息反饋端3連接，主控模塊11通過角度信息反饋端3和反饋接收端MISO輸出角度反饋信息至磁編碼芯片122，確認舵機20轉動的角度信息是否在預設的范圍內。如所述角度信息不在預設的范圍內，則主控模塊11控制磁編碼芯片122重新根據(jù)變化的磁場信息感應舵機20旋轉的角度信息。

在本實用新型實施例中，當舵機20的轉動輸出軸的旋轉帶動磁鐵121發(fā)生任意角度旋轉的時候，都會引起磁場信息的變化，磁編碼芯片122根據(jù)變化的磁場信息感應舵機20的轉動輸出軸旋轉的角度信息，如此能夠準確地獲取舵機20的角度信息，主控模塊11進而能夠準確地根據(jù)舵機20的角度信息控制舵機20中電機的旋轉。

在本實用新型實施例中，參見圖2和圖3，磁鐵121可以為環(huán)形磁鐵，由兩個半圓的N型的第一磁鐵123和S型的第二磁鐵124組成，環(huán)形磁鐵121中心位置設置一轉軸125，該轉軸125即為所述舵機20的轉動輸出軸。舵機20的電機旋轉時帶動轉軸125旋轉，進而使得環(huán)形磁鐵121旋轉，產(chǎn)生磁場變化。磁編碼芯片122包括磁感應電路126和位置獲取單元127，磁感應電路126設置在磁鐵121的感應磁場中，與位置獲取單元127電連接，位置獲取單元127通過角度信息輸出端MOSI和檢測控制接收端CS分別與主控模塊11的角度信息接收端1及檢測控制端2對應電連接。舵機20轉動時通過轉軸125帶動磁鐵121旋轉，磁感應電路126感應磁鐵121旋轉時產(chǎn)生的變化的磁場信息，位置獲取單元127根據(jù)變化的磁場信息感應舵機20的轉動輸出軸旋轉的角度信息，并將該角度信息傳遞至主控模塊11。主控模塊11通過角度信息接收端1接收角度信息，并根據(jù)角度信息控制舵機20的轉動。

參見圖3，磁編碼芯片122還包括反饋回路128，用于通過反饋接收端MISO和角度信息反饋端3接收主控模塊11反饋的確認信息，確認舵機20轉動的角度信息是否在預設范圍。

在本實用新型實施例中，參見圖4，舵機控制系統(tǒng)10還包括電源模塊13和電量檢測模塊14，分別與主控模塊11連接。電量檢測模塊14用于檢測舵機20內部一電池的電量，并傳輸至主控模塊11，主控模塊11進一步根據(jù)電池的電量控制舵機20中電機的旋轉。電源模塊13用于為舵機20提供電源。在本實用新型實施例中，電源模塊13優(yōu)選為可以為舵機20提供5V以及3.3V的電源電壓。

如圖5所示，電源模塊13包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器131、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6以及第二低壓差線性穩(wěn)壓器132。第一電容C1和第二電容C2并聯(lián)在第一電壓端P_12.6V和地之間，其中，第一電壓端P_12.6V提供基準電源電壓12.6V?；鶞孰娫措妷?2.6V通過第一低壓差線性穩(wěn)壓器131轉換成5V的第一電源電壓，第三電容C3和第四電容C4并聯(lián)在第二電壓端P_5V和地之間，5V的第一電源電壓通過第二低壓差線性穩(wěn)壓器132轉換成3.3V的第二電源電壓，第五電容C5和第六電容C6并聯(lián)在第三電壓端P_3.3V和地之間。其中，第二電壓端P_5V輸出5V的第二電源電壓，第三電壓端P_3.3V輸出3.3V的第二電源電壓。電源模塊13通過第一低壓差線性穩(wěn)壓器131和第二低壓差線性穩(wěn)壓器132實現(xiàn)5V的第一電源電壓和3.3V的第二電源電壓，從而為本級舵機20提供穩(wěn)定可靠的電源電壓。

在本實用新型實施例中，參見圖4，舵機控制系統(tǒng)10還包括一驅動模塊15和至少一濾波電路16，驅動模塊15與主控模塊11連接，濾波電路16連接在驅動模塊15與電機之間。驅動模塊15用于接收主控模塊11傳輸?shù)目刂菩盘柌⒏鶕?jù)控制信號輸出一驅動脈沖信號以驅動設置在舵機20內的一電機旋轉。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，驅動模塊15根據(jù)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，分別傳輸至電機的兩端。濾波電路17用于對驅動脈沖信號進行濾波處理。其中，角度控制信號是主控模塊11根據(jù)磁編碼芯片122傳遞的角度信息獲取的。驅動模塊15還用以偵測并向主控模塊11反饋電機的當前工作電流，使主控模塊11根據(jù)電機的當前工作電流調整驅動脈沖信號的波形。

濾波電路16請參見圖6，驅動模塊15輸出的兩路驅動脈沖信號OUT1和OUT2，其中，驅動脈沖信號OUT1通過保險絲FB5連接在電機的M-端，驅動脈沖信號OUT2通過保險絲FB6連接在電機的M+端。第七電容C7并聯(lián)在電機的兩端，驅動脈沖信號OUT1還通過第八電容C8接地，驅動脈沖信號OUT2還通過第九電容C9接地。

在本實用新型實施例中，繼續(xù)參見圖4，舵機控制系統(tǒng)10還包括通訊模塊17，與主控模塊11連接。通訊模塊17用于與上一級和/或下一級舵機進行通訊，接收來自與舵機20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20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20初始化時，主控模塊11通過通訊模塊17接收上一級舵機分配給本級舵機20分配的識別號，同時接收動作指令信息，并傳輸至主控模塊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20初始化過程中的識別號的依次分配，避免舵機20的識別號固定而導致組裝不便。

在舵機20正常工作時，主控模塊11通過通訊模塊17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。在本實用新型的其他實施例中，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。

進一步參見圖4，舵機控制系統(tǒng)10還包括溫度采集模塊18，與主控模塊11連接，用于采集電機的溫度，若采集到的電機的溫度大于一預設閾值，則主控模塊11控制電機停止旋轉，或降低電機旋轉的速度。其中，預設閾值可以根據(jù)需要設置，在此不作限制。參見圖7，溫度采集模塊18包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第七電容C7以及第八電容C8。第三電阻R3第一端接地，第二端經(jīng)過第一電阻R1與輸出端AIN連接，第三電阻R3的第二端還經(jīng)過第二電阻R2接第三電壓端P_3.3V。輸出端AIN與主控模塊11連接，第七電容C7并聯(lián)在輸出端AIN和地之間，第八電容C8并聯(lián)在第三電阻R3的兩端。第三電阻R3為溫度檢測電阻，其阻值隨溫度變化，與第二電阻R2進行分壓，然后經(jīng)過第一電阻R1輸出至主控模塊11。

本實用新型還提供一種機器人。如圖8所示，機器人30包括中央處理器21和與中央處理器21連接的多個舵機20，多個舵機20設置在機器人30的不同部位，且均與中央處理器21電連接，每個舵機20包括前述的舵機控制系統(tǒng)10，亦即包括了前文所述的舵機控制系統(tǒng)10所有的元件，以及對應的連接關系，在此不再贅述。

綜上所述，本實用新型的舵機控制系統(tǒng)中，舵機轉動時帶動磁鐵旋轉，主控模塊通過檢測控制端和檢測控制接收端控制磁編碼芯片感應磁鐵旋轉時產(chǎn)生的變化的磁場信息；磁編碼芯片根據(jù)變化的磁場信息感應舵機的轉動輸出軸旋轉的角度信息；主控模塊通過角度信息輸出端和角度信息檢測端接收角度信息，以調整舵機的轉動角度，從而能夠準確地獲取舵機的位置信息。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型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，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。