[发明专利]一种多功能多足机器人控制系统

说明书

一种多功能多足机器人控制系统，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。本系统通过对多功能多足机器人的分布式控制，可获得改善的灵活性、轻便性、协同性和高精度，对各种应用场景的适应性强。

技术领域

本发明涉及机器人控制，特别是一种多功能多足机器人控制系统。

背景技术

在多足步行机器人控制系统设计方面，目前较常见的控制系统结构主要有两种：一种是集中式控制结构，另一种是分布式控制结构。在集中式控制结构中，步行机器人的关节驱动和数据处理在同一个计算机中完成，全部的运动关节由中央控制处理器集中管理控制。也就是说使用集中式控制方式，是由一台计算机完成系统中所有的运动规划与控制功能，中央计算机直接控制机器人系统中所有的传感器与运动执行器。采用这种控制结构，关节控制直接，可以确保较高的实时性。但是，集中式控制结构也存在下送些不足之处；

(1)由于机器人所有的运动关节均要直接与中央计算机连接，从而使整个机器人控制系统的线路更加复杂，增加机器人的质量与负载，进一步降低机器人的灵活性和可靠性。

(2)由于机器人各种功能均由同一台计算机完成，而针对不同的操作对象，软件程序需要完成的任务也不相同。当被控对象的数量增加时，系统的整体效率会降低。

(3)使用集中式控制结构，一旦系统出现故障，将影响整个系统各个部分的正常运作，产生全局性的后果。现在越来越多的双足步行机器人运动控制系统开始使用分布式控制结构，分布式控制的核也思想是＂信息集中，控制分散＂。它对集中式控制结构进行了科学合理的分解，形成了分散控制与集中监视相结合的分布式体系结构。使用分布式控制时，将机器人各个关节的运动控制任务交给独立的运动控制单元完成，而中央计算机负责实现机器人各个关节的协调运动，完成整体的控制算法。分布式控制系统有如下特点；

(1)由于机器人控制系统的各个被控对象由独立的控制单元控制，这样有利于软硬件的模块化设计，从而提髙了机器人控制系统的通用性和可扩展性。

(2)分散式的控制结构减少了机器人各关节与运动控制器之间的接线，从而减轻了机器人的质量，提高了整个机器人系统的可靠性，而且便于实现控制系统的内置。

(3)当控制系统发生故障时，模块化的技制结构便于设计开发人员检测查找故障位置，当故障不是很严重时不会影响到整个系统的运行。

已有采用EtherCAT总线的分布式控制方案。如何优化多足机器人的分布式控制，获得更好的灵活性、轻便性、协同性，更高的控制精度和优化的适应性，是现有技术面临的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种多功能多足机器人控制系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多功能多足机器人控制系统，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。

进一步地：