[发明专利]芯片式驱控一体结构

说明书

本发明涉及机器人技术领域，公开了芯片式驱控一体结构，包括控制板和用于驱动多个电机的驱动板；所述控制板包括用于运行软件平台的处理芯片，所述软件平台包括伺服控制、轴控、Cia402标准、机器人控制算法、PLC。本发明基于单个处理芯片，深度定制开发软件平台，不仅集成了传统控制器和驱动器的计算，而且全部在单个处理芯片内完成，无需考虑多个处理部分导致的通讯延迟的问题，能够充分开发处理芯片的运算能力，最终提高性能。

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及驱控一体化技术。

背景技术

机器人的控制部分一般包括控制器和驱动器，为了实现人机交互，一般还需要示教器。其中，控制器负责上层的轨迹规划和控制部分，输出控制信号，驱动器接受控制信号后，转换为相应的脉冲信号，输入电机中，电机按照脉冲信号输出，最终使机器人运行。在运行的过程中，电机反馈运动信息至驱动器，驱动器根据回馈信息获知运动的程度，也即需要在驱动器内实现三环控制：位置环、速度环和电流环。

由于受到驱动器和控制器分离导致的通讯延迟，使得三环无法反馈至算力更强大的控制器内，而需要为每个电机配备一个驱动器，不仅增加了物料成本，而且相互独立的驱动器和控制器各自运行控制程序，难以在上层优化控制策略。市面上存在着多种品牌的驱动器和控制器，由于二者均独立开发，还存在着软件程序难以深度定制的问题，最终影响性能。

为了解决上述问题，出现驱控一体化技术，旨在使驱动器和控制器合二为一，但是现有技术中的驱控一体化尚且停留在柜体一体化和电路一体化的层次，前者只是单纯将驱动器和控制器集成在同一个柜体内，后者虽然进一步将二者集成在同一电路上，但是依然需要至少处理部分开处理计算数据，这两种驱控一体化技术仍然存在通讯延迟、独立运行至少两套运算程序的问题，在性能上仍然有较大的提升空间。

发明内容

本发明的目的在于提供芯片式驱控一体结构，旨在解决现有技术中驱控一体需要多个处理部分分开处理数据，导致存在通讯延迟、需要至少两套运算程序的问题。

本发明是这样实现的，提供芯片式驱控一体结构，包括控制板和用于驱动多个电机的驱动板；所述控制板包括用于运行软件平台的处理芯片，所述软件平台包括伺服控制、轴控、Cia402标准、机器人控制算法 、PLC。

进一步地，所述驱动板为集成多轴驱动的单体FPGA结构。

进一步地，所述软件平台还包括界面交互，所述控制板上安装有用于提供示教功能的输入结构和显示结构。

进一步地，所述软件平台基于实时微内核。

进一步地，所述软件平台运行于IEC61331标准。

进一步地，所述软件平台具有任务调度优先级，从高至低依次为：伺服控制、轴控、Cia402标准、机器人控制算法 、PLC。

进一步地，所述软件平台还包括非实时应用，所述非实时应用不会中断其他任务，所述非实时应用包括所述界面交互。

进一步地，所述驱动板辅助计算速度环、电流环。

进一步地，所述驱动板包括实时以太网IP、编码器IP。

进一步地，所述驱动板还运行Clar Park和PID。

与现有技术相比，本发明基于单个处理芯片，深度定制开发软件平台，不仅集成了传统控制器和驱动器的计算，而且全部在单个处理芯片内完成，无需考虑多个处理部分导致的通讯延迟的问题，能够充分开发处理芯片的运算能力，最终提高性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的芯片式驱控一体结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的软件平台的功能示意图；