CN208571962U - 一种多关节机器人一体化控制装置 - Google Patents

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黄家才
胡凯
季希宁
朱嘉伟
吕思男
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Abstract

本实用新型实施例公开了多关节机器人一体化控制装置，包括PC机、DSP控制单元和若干个机器人关节控制单元；PC机与DSP控制单元相连接，机器人关节控制单元通过总线与DSP控制单元相连接；所述机器人关节控制单元包括FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机；FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机依次顺序连接；本实用新型基于DSP控制单元与FPGA数据采集单元相结合的结构，实现多关节机器人一体化协同控制，适用于多关节机器人的运行控制。

Description

一种多关节机器人一体化控制装置
技术领域
本实用新型涉及机器人控制技术领域，尤其涉及多关节机器人一体化控制装置。
背景技术
多关节机器人具有很高的自由度，可以完成大部分轨迹或者角度的工作；可编程性，根据工作内容规划轨迹。多关节机器人的研究已经从传统工业领域扩展到医疗服务、教育娱乐和勘探勘测等新领域，适应不同领域需求的多关节机器人控制方法也被深入研究与开发；
现阶段，多关节机器人控制装置比较缺乏独立性，多关节机器人功能取决于多关节机器人所需要完成的任务，而控制装置的伺服控制直接来自本体：底层位置伺服要根据操作机的伺服电机和伺服放大器的特性来定制，适用于作业任务和作业对象都是固定的的机器人控制，对于多任务机器人，机器人控制装置不能够扩展，不能够实现多关节机器人的协同控制。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供多关节机器人一体化协同控制装置，实现多关节机器人的协同控制。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种多关节机器人一体化控制装置，
包括PC机、DSP控制单元和若干个机器人关节控制单元；
PC机与DSP控制单元相连接，机器人关节控制单元通过总线与DSP控制单元相连接；
机器人关节控制单元包括FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机；FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机依次顺序连接。
关节电机为永磁同步电机或者无刷直流电机。
永磁同步电机上设置有编码器，编码器通过RS485与隔离驱动单元相连接。
FPGA数据采集单元包括FPGA模块、第一RS485通讯模块、正交解码模块、AD采集模块、PWM产生模块、第一电源模块和第一总线接口；第一RS485通讯模块、正交解码模块、AD采集模块、PWM产生模块、第一电源模块和第一总线接口都与FPGA模块相连接。FPGA模块能同时控制各模块工作，达到同步的效果。
DSP控制单元包括DSP模块、DA模块、RS232通讯模块、第二RS485通讯模块、第二电源模块和第二总线接口；
DA模块、RS232通讯模块、第二RS485通讯模块、第二电源模块和第二总线接口都与DSP模块相连接。
隔离驱动单元包括由光电耦合器构成的隔离电路，用于隔离信号电压值的波动。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：
本申请公开一种多关节机器人一体化协同控制装置，DSP控制单元和若干个机器人关节控制单元相连接，基于DSP控制单元与FPGA数据采集单元相结合的结构，实现多关节机器人的协同控制，FPGA模块能同时控制各模块工作，达到同步的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型一种多关节机器人一体化控制装置结构示意图；
图2为本实用新型FPGA数据采集单元结构示意图；
图3为本实用新型DSP控制单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
一种多关节机器人一体化控制装置，包括PC机、DSP控制单元和若干个机器人关节控制单元；
PC机与DSP控制单元相连接，机器人关节控制单元通过总线与DSP控制单元相连接；
机器人关节控制单元包括FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机；FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机依次顺序连接。
关节电机为永磁同步电机或者无刷直流电机。
永磁同步电机上设置有编码器，编码器通过RS485与隔离驱动单元相连接。
如图2所示，FPGA数据采集单元包括FPGA模块、第一RS485通讯模块、正交解码模块、AD采集模块、PWM产生模块、第一电源模块和第一总线接口；第一RS485通讯模块、正交解码模块、AD采集模块、PWM产生模块、第一电源模块和第一总线接口都与FPGA模块相连接。FPGA模块能同时控制各模块工作，达到同步的效果。
FPGA模块与第一RS485通讯模块连接，用于读取电机绝对值编码器信号。FPGA模块与正交解码模块连接，用于读取电机增量值编码器信号。FPGA模块与PWM产生模块连接，用于读取生PWM控制信号，并通过PWM产生模块传输给隔离驱动单元。FPGA模块与AD采集模块连接，用于采集电机相电流信号。FPGA模块与第一总线接口模块连接，用于与DSP控制单元通信。第一电源模块与FPGA模块连接，用于给FPGA模块供电。FPGA模块同时控制各模块工作，达到同步的效果。
如图3所示，DSP控制单元包括DSP模块、DA模块、RS232通讯模块、第二RS485通讯模块、第二电源模块和第二总线接口；
DA模块、RS232通讯模块、第二RS485通讯模块、第二电源模块和第二总线接口都与DSP模块相连接。
DSP模块与DA模块连接，用于把过程参量以模拟量形式输出；DSP模块与第二总线接口模块连接，用于与FPGA模块通信；DSP模块与RS232通讯模块、第二RS485通讯模块连接，用于和PC机通信。
隔离驱动单元包括由光电耦合器构成的隔离电路，用于隔离信号电压值的波动。
需要特别说明的是，本实用新型保护的是一种多关节机器人一体化控制装置包括的组件和组件之间的连接关系，组件单元本身的控制方法都是现有技术，是本领域常用的技术手段。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种多关节机器人一体化控制装置，其特征在于，
包括PC机、DSP控制单元和若干个机器人关节控制单元；
PC机与DSP控制单元相连接，机器人关节控制单元通过总线与DSP控制单元相连接；
所述机器人关节控制单元包括FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机；FPGA数据采集单元、隔离驱动单元和关节电机依次顺序连接。
2.根据权利要求1的一种多关节机器人一体化控制装置，其特征在于，
关节电机为永磁同步电机或者无刷直流电机。
3.根据权利要求2的一种多关节机器人一体化控制装置，其特征在于，
永磁同步电机上设置有编码器，编码器通过RS485与隔离驱动单元相连接。
4.根据权利要求1的一种多关节机器人一体化控制装置，其特征在于：
FPGA数据采集单元包括FPGA模块、第一RS485通讯模块、正交解码模块、AD采集模块、PWM产生模块、第一电源模块和第一总线接口；第一RS485通讯模块、正交解码模块、AD采集模块、PWM产生模块、第一电源模块和第一总线接口都与FPGA模块相连接。
5.根据权利要求1的一种多关节机器人一体化控制装置，其特征在于：
DSP控制单元包括DSP模块、DA模块、RS232通讯模块、第二RS485通讯模块、第二电源模块和第二总线接口；
DA模块、RS232通讯模块、第二RS485通讯模块、第二电源模块和第二总线接口都与DSP模块相连接。
6.根据权利要求1的一种多关节机器人一体化控制装置，其特征在于：
隔离驱动单元包括由光电耦合器构成的隔离电路，用于隔离信号电压值的波动。
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Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing Renchuang Shengyi Technology Co.,Ltd.

Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980001102

Denomination of utility model: An integrated control device for multi joint robots

Granted publication date: 20190301

License type: Common License

Record date: 20240122

Assignee: Nanjing University of Engineering Science Park Co.,Ltd.

Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980001093

Denomination of utility model: An integrated control device for multi joint robots

Granted publication date: 20190301

License type: Common License

Record date: 20240122

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing Jinxi Yunchuang Technology Co.,Ltd.

Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980001805

Denomination of utility model: An integrated control device for multi joint robots

Granted publication date: 20190301

License type: Common License

Record date: 20240202

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing Institute of Engineering Technical Service Co.,Ltd.

Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980002478

Denomination of utility model: An integrated control device for multi joint robots

Granted publication date: 20190301

License type: Common License

Record date: 20240305

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: NANJING QIANWEI INTELLIGENT TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2024980003131

Denomination of utility model: An integrated control device for multi joint robots

Granted publication date: 20190301

License type: Common License

Record date: 20240322

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract