[发明专利]一种模块动态调度的机器人控制器

权利要求书

1.一种模块动态调度的机器人控制器，其包括控制器母板，在控制器母板上设置有中央处理器和存储单元，该中央处理器为控制器母板上的核心硬件装置，此外，在控制器母板上还设置有外部设备硬件接口，其中，在中央处理器内设置有多个独立处理单元，每个处理单元被配置绑定不同的软件模块以用于调取程序。

2.根据权利要求1所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：独立处理单元的数量为四个，其中三个独立处理单元分别与运动控制模块、通信资源管理器模块、外部设备统一管理模块绑定，而实时调度模块、可编辑逻辑模块和实用程序模块与第四个独立处理单元集成绑定，其中，实时调度模块配置地用于动态地加载，卸载和调度机器人控制器内的各个模块，这些模块都需在实时调度模块中预先注册，实时调度模块还能够实时地查询监控当前控制器中所有硬件资源的状态，包括各个模块的运行状态，其中这些硬件资源不但包括所有独立处理单元，还包括中央处理器、存储单元以及外部设备硬件接口，实时调度模块还能配置地用于动态地释放掉被占有的，又被闲置了一段时间的资源，再将需要使用这些资源的模块调度进入使用。

3.根据权利要求2所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：独立处理单元的数量大于等于六个，其中，运动控制模块、通信资源管理器模块、外部设备统一管理模块、实时调度模块、可编辑逻辑模块和实用程序模块分别与单独的独立处理单元相绑定。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：外部设备统一管理模块被配置用于与外部设备硬件接口相连接并进行通信，外部设备硬件接口是所述机器人控制器与外部硬件设备连接的交互通道，所有的外部设备都通过该外部设备硬件接口接入所述机器人控制器，并通过外部设备统一管理模块来集中管理信息交换，其中当使用所述外部设备时，首先将机器人控制器所拥有的外部设备注册在该外部设备统一管理模块中，同时提供与该设备相关的基本信息，外部设备统一管理模块利用这些基本信息分别为这些外部设备编写独立的底层设备驱动，然后将这些驱动封装在一起，并给外部使用者提供标准化的操作函数，实现对所有硬件的统一抽象和标准化操作。

5.根据权利要求4所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：所述外部设备是控制机器人所必有的设备，其包括数字及模拟量输入输出接口，机器人示教器。

6.根据根据权利要求5所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：通信资源管理器模块配置地用于管理各模块之间的通信，以及用于获取机器人的运动轨迹，这样的轨迹是通过对机器人示教，对机器人语言程序解析获得的，其中运动轨迹包括机器人的关节空间或者笛卡儿空间的位置信息，此外，通信资源管理器模块还能获取当前机器人的真实关节位置，通信资源管理器模块在统一协调管理机器人控制器的控制器母板中的各个软件模块之间的通信中，利用了高速高带宽的实时内部总线传递交互信息，保证通信的稳定性，并在此总线上针对不同的通信对象进行了特殊的构建协议设计，通信资源管理器模块还具有初等的数据计算及转换能力，能够执行一些简单的数据处理任务，同时保证模块运行的高速性及实时性，还能够对源数据进行格式转换，使转换后的数据能够在被传递给后续模块后直接使用。

7.根据根据权利要求6所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：特殊的构建协议设计包括针对高速实时性字符类数据，采用直接传递无检验的方式；针对低速重要信息，收发双方持有握手协议；针对信息量比较大的块数据，采用数据块缓存后集中收发的方式。

8.根据根据权利要求7所述的模块动态调度的机器人控制器，其特征在于：运动控制模块以一定的周期运行，其配置地首先从通信资源管理器模块处获得机器人运动轨迹，然后要根据给定的速度指令，对运动轨迹进行采样及插补计算以获得机器人伺服层级的目标位置，再通过解算机器人运动学逆解方式获得机器人对应各个关节轴的对应位置，作为机器人伺服系统所须接受的目标控制命令，同时还需计算得到机器人在关节空间和笛卡尔空间中的速度及加速度值，以供伺服系统使用，最后将所计算结果通过通信资源管理器模块再传递给外部设备统一管理模块，从而驱动实际的物理设备，同时该模块也从通信资源管理器模块处获得当前机器人的真实关节位置，通过解算机器人运动学正解方式获得机器人位置信息，以监控机器人的运行状态。