[发明专利]基于丘脑底核‑苍白球起搏器的四足机器人控制器

权利要求书

1.一种基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：该控制器包括FPGA开发板(1)、上位机(2)、四足控制信号输出端口模块(3)、调剂信号控制模块(4)和环境信号采集与控制模块(5)；所述FPGA开发板(1)包括四足耦合作用的步态控制模块(11)、调剂信号控制模块(4)和环境信息采集模块(26)；

所述环境信息采集与控制模块(5)包括相互连接的超声波传感器(6)、摄像头(7)、超声波信号传输装置(24)、图像信号传输装置(25)、环境信息采集模块(26)和步态选择模块(28)；所述调剂信号控制模块(4)包括FPGA开发板内置晶振(30)、分频器(31)和调剂信号模块(32)；所述四足控制信号输出端口模块(3)包括CAN总线(33)、串口输出线路(34)和左后足信号输出端口(35)、左前足信号输出端口(36)、右前足信号输出端口(37)、右后足信号输出端口(38)的四组信号输出端口；FPGA开发板(1)中四足耦合作用的步态控制模块(11)、步态选择模块(28)和调剂信号模块(32)通过Verilog语言编写实现，分频器(31)利用Quartus中内置IP软核实现，FPGA开发板(1)与上位机(2)通过USB BLASTER(9)进行通讯，并通过上位机操作界面(39)改变四足间耦合参数(12)、STN与GPe耦合参数(19)、GPe自耦合参数(20)的数值或通过齐足跳、行走、奔跑、跳跃四组步态选项卡(42)来实现具体操作与控制。

2.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述四足耦合作用的步态控制模块(11)下载到FPGA开发板(1)进行编译，上位机操作界面(39)输入相关参数通过USB BLASTER(9)传输进入FPGA开发板(1)，并控制四足间耦合参数(12)、STN与GPe耦合参数(19)、GPe自耦合参数(20)的数值，进而调整机器人四足之间的相位关系和运动频率，以实现不同的步态控制；上位机(2)通过信号采集端口(10)采集四组单足控制信号波形，并显示在上位机操作界面，以便于观战和对四足机器人运动的监控。

3.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述超声波传感器(6)感应前方障碍并通过超声波信号传输装置(24)输入环境信息采集模块(26)，超声波传感器(6)采用UB2000-F42-I-V15传感器，来获取外界环境信息。

4.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述摄像头(7)感应外部环境信息并通过图像信号传输装置(25)输入环境信息采集模块(26)，摄像头(7)采用Logitech Pro9000摄像头，来获取外部视觉信息。

5.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述上位机(2)通过USB BLASTER(9)与FPGA开发板(1)实现数据通讯，上位机操作界面(39)输入四足间耦合参数(12)、STN与GPe耦合参数(19)、GPe自耦合参数(20)和运动频率参数来控制机器人具体运动节律，齐足跳、行走、奔跑、跳跃四组步态选项卡(42)使机器人改变步态，同时上位机(2)通过信号采集端口(10)采集四足控制信号波形，并显示在上位机操作界面(39)，便于观察与监控。

6.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述四足控制信号输出端口模块(3)包括有CAN总线(33)、串口输出线路(34)和左后足信号输出端口(35)、左前足信号输出端口(36)、右前足信号输出端口(37)、右后足信号输出端口(38)的四组信号输出端口，将CAN总线(33)产生的四足运动控制信号分离并通过串口输出线路(34)输出到四组信号输出端口实现控制信号输出。

7.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述调剂信号控制模块(4)包括有FPGA开发板内置晶振(30)、分频器(31)和调剂信号模块(32)，PGA开发板内置晶振(30)产生50MHz的时钟信号，通过分频器(31)的四分频作用产生12.5MHz，之后调剂信号模块(32)接收上位机操作界面(39)的运动频率参数(46)，并产生相应的调剂信号，控制四组机器人运动频率。

8.根据权利要求1所述基于丘脑底核-苍白球起搏器的四足机器人控制器，其特征是：所述环境信号采集与控制模块(5)包括有超声波传感器(6)、摄像头(7)、超声波信号传输装置(24)、图像信号传输装置(25)、环境信息采集模块(26)和步态选择模块(28)，超声波传感器(6)和摄像头(7)采集外部环境并通输入到环境信息采集模块(26)进行模数转化，步态选择模块(28)受上位机操作界面控制，并做出具体步态选择，实现对四足机器人运动的控制。