一種工業(yè)機(jī)器人的控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)機(jī)器人的控制器，包括軌跡規(guī)劃MCU、運(yùn)動管理MCU和若干個運(yùn)動控制MCU，所述軌跡規(guī)劃MCU與運(yùn)動管理MCU連接，所述運(yùn)動管理MCU連接分別與若干個運(yùn)動控制MCU連接；本實(shí)用新型設(shè)有多個不同功能的MCU并進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的快速傳輸，滿足機(jī)器人運(yùn)動時對時間的嚴(yán)格控制要求。
【專利說明】
一種工業(yè)機(jī)器人的控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種工業(yè)機(jī)器人的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今社會，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是日常生活中，都越來越離不開智能的機(jī)器人。尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人往往能夠替代人們進(jìn)行一些繁重的生產(chǎn)工作。M⑶是在市場上普遍使用的芯片，其技術(shù)成熟，成本低廉，開發(fā)資料齊全，開發(fā)工具便宜，在各個領(lǐng)域都得到了普遍應(yīng)用。并且隨著近年來的技術(shù)進(jìn)步，以ARM為內(nèi)核的MCU在運(yùn)行速度、系統(tǒng)資源、軟件資源等各個方面都取得了巨大進(jìn)步，采用MCU來設(shè)計(jì)傳統(tǒng)機(jī)器人控制器成為可能。但是，采用單個MCU設(shè)計(jì)機(jī)器人控制器卻被MCU天生的架構(gòu)所制約，無法滿足機(jī)器人運(yùn)動對時間的嚴(yán)格要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種工業(yè)機(jī)器人的控制器，控制器設(shè)有多個不同功能的MCU，滿足機(jī)器人運(yùn)動對時間的嚴(yán)格控制。
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種工業(yè)機(jī)器人的控制器，包括軌跡規(guī)劃MCU、運(yùn)動管理MCU和若干個運(yùn)動控制MCU，所述軌跡規(guī)劃M⑶與運(yùn)動管理M⑶連接，所述運(yùn)動管理M⑶分別與若干個運(yùn)動控制MCU連接。
[0006]本實(shí)用新型中，整個控制器系統(tǒng)分為3層，頂層的軌跡規(guī)劃MCU有較強(qiáng)的計(jì)算能力，一般運(yùn)行有嵌入式操作系統(tǒng)，主要功能是根據(jù)運(yùn)行任務(wù)產(chǎn)生運(yùn)動軌跡，并且將運(yùn)動點(diǎn)坐標(biāo)從笛卡爾坐標(biāo)映射到角度空間坐標(biāo)。中層的運(yùn)動管理MCU的功能有:第一、接受從頂層傳遞來的角度坐標(biāo)，并且在內(nèi)存中進(jìn)行預(yù)先處理;第二、向底層的運(yùn)動控制MCU發(fā)送數(shù)據(jù);第三、管理運(yùn)動控制M⑶的啟動和停止，保證運(yùn)動數(shù)據(jù)的同步。底層的運(yùn)動控制M⑶直接操作機(jī)器人控制器，其主要功能有:第一、接受運(yùn)動管理MCU的運(yùn)動數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為寄存器的實(shí)際控制指令;第二、接收運(yùn)動管理器的啟動命令，并啟動脈沖發(fā)送;第三、在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，運(yùn)動管理MCU發(fā)出信號，并等待新的啟動指令。
[0007]所述運(yùn)動管理M⑶包括FIFO存儲器、SPI總線接口一和1管理器，所述FIFO存儲器與SPI總線接口一連接。在這里，SPI總線接口一與FIFO存儲器是為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低(PU的負(fù)載。1管理器的作用是發(fā)出啟動信號并且接收結(jié)束信號。
[0008]所述運(yùn)動控制MCU包括SPI總線接口二、PWM發(fā)生器、回路計(jì)數(shù)器和中斷管理器，所述SPI總線接口二通過PffM發(fā)生器和回路計(jì)數(shù)器與中斷管理器連接。在這里，SPI總線接口二的作用是傳遞數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)傳遞中無需CHJ干預(yù)，提高了控制器的響應(yīng)速度;PffM發(fā)生器的作用是根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生脈沖數(shù)據(jù)，分兩路分別送給回路計(jì)數(shù)器和機(jī)器人的驅(qū)動器；回路計(jì)數(shù)器的功能是控制發(fā)出的脈沖數(shù)目，當(dāng)發(fā)現(xiàn)達(dá)到所需要的脈沖個數(shù)后，立即鎖定HVM發(fā)生器，并通知中斷管理器；中斷管理器的作用是接受到回路計(jì)數(shù)器結(jié)束信號后，發(fā)出結(jié)束信號通知運(yùn)動管理MCU。
[0009]進(jìn)一步的，所述SPI總線接口一和SPI總線接口二均設(shè)有DMA通道。通過設(shè)置DMA通道，有效提高SPI總線接口一和SPI總線接口二傳輸數(shù)據(jù)的速率。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型設(shè)有多個不同功能的MCU并進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的快速傳輸，滿足機(jī)器人運(yùn)動時對時間的嚴(yán)格控制要求。
【附圖說明】

[0011 ]附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的運(yùn)動管理M⑶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的運(yùn)動控制M⑶結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的解釋說明。附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本實(shí)用新型的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小;對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0015]如圖1所示，一種工業(yè)機(jī)器人的控制器，包括軌跡規(guī)劃MCU、運(yùn)動管理M⑶和若干個運(yùn)動控制MCU，所述軌跡規(guī)劃M⑶與運(yùn)動管理M⑶連接，所述運(yùn)動管理M⑶連接分別與若干個運(yùn)動控制MCU連接。
[0016]本實(shí)用新型中，設(shè)置有6個運(yùn)動控制M⑶，分別為運(yùn)動控制MCU —、運(yùn)動控制MCU二、運(yùn)動控制M⑶三、運(yùn)動控制M⑶四、運(yùn)動控制M⑶五和運(yùn)動控制M⑶六。整個控制器系統(tǒng)分為3層，頂層的軌跡規(guī)劃MCU有較強(qiáng)的計(jì)算能力，一般運(yùn)行有嵌入式操作系統(tǒng)，主要功能是根據(jù)運(yùn)行任務(wù)產(chǎn)生運(yùn)動軌跡，并且將運(yùn)動點(diǎn)坐標(biāo)從笛卡爾坐標(biāo)映射到角度空間坐標(biāo)。中層的運(yùn)動管理MCU接受從頂層傳遞來的角度坐標(biāo)，并且在內(nèi)存中進(jìn)行預(yù)先處理，向底層的運(yùn)動控制M⑶發(fā)送數(shù)據(jù)，管理運(yùn)動控制M⑶的啟動和停止，保證運(yùn)動數(shù)據(jù)的同步。底層的運(yùn)動控制MCU接受運(yùn)動管理MCU的運(yùn)動數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為寄存器的實(shí)際控制指令，接收運(yùn)動管理器的啟動命令，并啟動脈沖發(fā)送，在數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，運(yùn)動管理MCU發(fā)出信號，并等待新的啟動指令。
[0017]如圖2所示，所述運(yùn)動管理M⑶包括FIFO存儲器、SPI總線接口一和1管理器，所述FIFO存儲器與SPI總線接口一連接。在這里，SPI總線接口一與FIFO存儲器是為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低CPU的負(fù)載。1管理器的作用是發(fā)出啟動信號并且接收結(jié)束信號。本實(shí)用新型中，運(yùn)動管理MCU還設(shè)有啟動信號接口、結(jié)束信號接口和SPI接口。
[0018]如圖3所示，所述運(yùn)動控制M⑶包括SPI總線接口二、PffM發(fā)生器、回路計(jì)數(shù)器和中斷管理器，所述SPI總線接口二通過PWM發(fā)生器和回路計(jì)數(shù)器與中斷管理器連接。在這里，SPI總線接口二的作用是傳遞數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)傳遞中無需(PU干預(yù)，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度;PWM發(fā)生器的作用是根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生脈沖數(shù)據(jù)，分兩路分別送給回路計(jì)數(shù)器和機(jī)器人的驅(qū)動器；回路計(jì)數(shù)器的功能是控制發(fā)出的脈沖數(shù)目，當(dāng)發(fā)現(xiàn)達(dá)到所需要的脈沖個數(shù)后，立即鎖定PWM發(fā)生器，并通知中斷管理器；中斷管理器的作用是接受到回路計(jì)數(shù)器結(jié)束信號后，發(fā)出結(jié)束信號通知運(yùn)動管理MCU。
[0019]所述SPI總線接口一和SPI總線接口二均設(shè)有DMA通道。通過設(shè)置DMA通道，有效提高SPI總線接口一和SPI總線接口二傳輸數(shù)據(jù)的速率。
[0020]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)機(jī)器人的控制器，其特征在于，包括軌跡規(guī)劃MCU、運(yùn)動管理M⑶和若干個運(yùn)動控制MCU，所述軌跡規(guī)劃M⑶與運(yùn)動管理M⑶連接，所述運(yùn)動管理M⑶連接分別與若干個運(yùn)動控制MCU連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)器人的控制器，其特征在于，所述運(yùn)動管理MCU包括FIFO存儲器、SPI總線接口一和1管理器，所述FIFO存儲器與SPI總線接口一連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)機(jī)器人的控制器，其特征在于，所述運(yùn)動控制MCU包括SPI總線接口二、P麗發(fā)生器、回路計(jì)數(shù)器和中斷管理器，所述SPI總線接口二通過P麗發(fā)生器和回路計(jì)數(shù)器與中斷管理器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的工業(yè)機(jī)器人的控制器，其特征在于，所述SPI總線接口一和SPI總線接口 二均設(shè)有DMA通道。
【文檔編號】G05D1/02GK205721247SQ201620569571
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】鄧銳, 陳亮, 馮青, 曾麗, 何炳龍, 譚文俊
【申請人】廣東海洋大學(xué)