[发明专利]外骨骼机器人控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种外骨骼机器人控制系统及控制方法。

背景技术

外骨骼机器人是一种可以让人穿戴的人机一体化智能机械装置，它将人类的智力和机器人的“体力”有机结合在一起，扩展人体某些部位（例如下肢）的运动能力，增强人体的肢体功能，对军事领域和医疗领域都有着十分重要的影响。在外骨骼机器人中，机械结构和控制系统是最重要的两个部分，其中，控制系统的好坏直接影响到外骨骼机器人的工作性能，因此对外骨骼机器人的控制系统是十分重要的。

目前现有的外骨骼机器人的控制系统的结构不是按照逻辑结构分类，而更多的是从模块的角度去分类，这样容易导致控制系统的逻辑比较混乱，各部分的耦合性增加，尤其体现在主控制器上。由于外骨骼机器人的主控制器基本与所有模块都有很强的耦合性，工作量比较大，且一般直接用于控制执行器，一旦系统中某个模块出现问题，会直接影响到主控制器的运行，从而导致整个控制系统崩溃，所以稳定性和可靠性不够好。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种基于节点控制器的外骨骼机器人控制系统及控制方法，以减小主控制器与其它部件的耦合性。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种外骨骼机器人控制系统，其包括主控制器，其中，所述控制系统还包括至少一个节点单元，每个所述节点单元分别包括节点控制器以及分别与所述节点控制器连接的传感器和执行器，所述节点控制器与所述主控制器连接。

优选地，所述节点控制器还设置有实时存储数据的存储器。

优选地，所述主控制器和节点控制器采用设置在基于ARM工业控制平台上的CAN总线接口连接。

优选地，所述执行器包括采用电动驱动或液压驱动或气动驱动的执行机构。

本发明还提供了一种外骨骼机器人控制方法，其包括以下步骤：

步骤S1：系统初始化；

步骤S2：节点控制器检测是否接收到主控制器的请求，如果接收到请求，则执行步骤S3，如果未接收到请求，则返回步骤S2；

步骤S3：判断所述主控制器的请求是数据上传请求还是执行器控制请求，如果是执行器控制请求，则执行步骤S4-1，如果是数据上传请求，则执行步骤S4-2；

步骤S4-1：响应所述执行器的控制请求，对所述执行器进行控制；

步骤S4-2：所述节点控制器读取存储器中的数据；然后将所述数据上传到所述主控制器，然后执行步骤S5；

步骤S5：所述主控制器对所述上传的数据进行汇总、计算后，发送请求。

其中，所述存储器中的数据的生成包括以下步骤：

步骤1：连接在节点控制器上的传感器感知数据；

步骤2：所述节点控制器读取所述传感器的数据；

步骤3：所述节点控制器将读取的传感器的数据写入存储器中。

优选地，所述步骤1和所述步骤S2同时进行。

优选地，该控制方法在步骤S2之前还包括运行自检测程序的步骤。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的一种外骨骼机器人控制系统及控制方法，该控制系统包括主控制器和至少一个节点单元，每个节点单元包括节点控制器以及分别与节点控制器连接的传感器和执行器,节点控制器与主控制器直接连接，传感器和执行器不与主控制器直接连接，减少了主控制器与其它部件的耦合性，从而提高了系统的稳定性和可靠性；该控制系统结构简单清晰，层次分明，便于机器代码的实现；进一步地，采用实时存储数据的存储器，可以在节点控制器发生故障情况下，仍然可以恢复到故障之前的状态。

附图说明

图1是根据本发明的一种外骨骼机器人控制系统的结构图；

图2是根据本发明的外骨骼机器人控制系统的一个优选实施例的示意图；

图3是根据本发明的外骨骼机器人控制方法的流程图。

其中：101-主控制器；201-左髋节点控制器；202-左膝节点控制器；203-右髋节点控制器；204-右膝节点控制器；205-背部节点控制器；301-左髋关节执行器；302-左髋关节传感器；303-左膝关节执行器；304-左膝关节传感器；305-右髋关节执行器；306-右髋关节传感器；307-右膝关节执行器；308-右膝关节传感器；309-背部传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。