[发明专利]一种多功能多足机器人控制系统

权利要求书

1.一种多功能多足机器人控制系统，其特征在于,为分布式多层级控制系统，包括系统级、子系统级和部件级，所述系统级包含中央控制器，所述中央控制器用于整个系统的任务规划与控制，接收PC操控上位机的任务指令，分解指令，规划输出子系统级各控制模块指令，所述子系统级至少包括多个单足控制器，分别用于接收中央控制器的指令，并通过预设的轨迹规划和控制算法将指令分配到所述部件级的关节控制器，进行各单足的控制，并将所述部件级的状态信息上传给所述中央控制器。

2.如权利要求1所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述子系统级主要包括多个单足控制器以及柔性臂、灵巧末端执行器、轮式运动机构各自的控制器，分别用于接收中央控制器的指令，并通过预设的轨迹规划和控制算法将指令分配到所述部件级的各控制器或驱动模块，由所述部件级进行各单足、柔性臂、灵巧末端执行器以及轮式运动机构的控制或驱动，并将所述部件级的状态信息上传给所述中央控制器。

3.如权利要求1或2所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述系统级还包括导航定位模块，所述中央控制器根据所述导航定位模块输入的测量信息，规划输出子系统控制模块指令。

4.如权利要求3所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述系统级还包括导航定位处理计算机，所述导航定位处理计算机分别连接所述中央控制器和所述导航定位模块，用于进行导航定位模块数据处理。

5.如权利要求2所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述单足控制器或柔性臂的控制器接收所述中央控制器的指令，通过轨迹规划算法、动力学控制算法和柔顺控制算法将指令分配到各个关节控制器以及柔性臂驱动模块，同时将各关节或驱动模块的状态信息上传给中央控制器。

6.如权利要求1至5任一项所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述中央控制器处理的任务包括：a)各模块的初始化；b)各传感器信息的传输；c)通过上层任务指令信息和对各传感器数据的处理，完成机器人步态规划及运动控制算法或柔性臂规划或灵巧末端执行器操作；d)实现与上位机的通讯；e)向子系统的各控制器发送控制数据；f)保存数据。

7.如权利要求1至6任一项所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述单足控制器包括主控芯片、电源电路，第一CAN或RS485通讯模块、无线通讯模块、第二CAN通讯模块、LCD显示模块、存储模块和按键电路；所述主控芯片通过所述第一CAN或RS485通讯模块接收所述中央控制器发送的每个单足的末端位置和姿态，并计算出每个足关节的关节角度，然后通过所述第二CAN通讯模块驱动各个关节；优选地，还包括LCD显示模块、存储模块和按键电路，所述LCD显示模块用来实时显示各个组关节的实际角度，所述按键电路用来进行调试时的运行方式选择，所述存储模块用来存储必要的数据来达到掉电不擦除。

8.如权利要求1至7任一项所述的多功能多足机器人控制系统，其特征在于,所述关节控制器用于接收所述单足控制器的指令，按照指令驱动电机执行运动，所述关节控制器包含位置环、速度环、电流环3个环路，与所述子系统级的控制器通过CAN总线进行通信，接收指令，发送关节的状态信息，并采集电机的电流、位置信息。