[发明专利]基于光通信的多关节电机驱控与通信系统

说明书

本发明属于多关节电机驱动、控制和通信领域，其公开了一种基于光通信的多关节电机驱控与通信系统。本系统包括：多个驱动装置，具有驱动器和检测单元，驱动器与关节电机连接，检测单元设置于关节电机上；光纤通信网络与多个驱动装置和中心控制分别连接；中心控制装置，用于接收电信号和向驱动装置发送控制指令，具有对电信号进行编码的编码单元；控制指令用于使驱动器控制关节电机转动。使检测单元检测到的数据直接上传至中心控制装置集中处理，增加中心控制装置控制多个关节电机的能力，使两个装置之间获得极高的通信带宽，减少中心控制装置通信端口，减少在多关节电机控制时组网中嵌入式系统复杂度，降低控制指令在机器装置内受到的电干扰。

技术领域

本发明属于多关节电机驱动、控制和通信领域，具体是一种基于光通信的多关节电机驱控与通信系统。

背景技术

运动控制系统日趋复杂，系统设备节点数越来越多，各节点间配合紧密，使得电机驱动、控制和通信系统集成和使用越来越广泛，同时也碰到了下面一系列问题：多关节驱动器与控制器之间在组网上的复杂嵌入式系统的设计与开发；嵌入式系统造成多关节机器人上增加供电模块难度，机构设计难度；嵌入式系统及其组成、保护装置使关节机构的转动惯量难以测定与设计；控制器与各关节电机控制的同步定时要求增加，同步系统难度增加；高速运动控制算法因复杂嵌入式系统的设计造成的时延、不同步，使控制算法复杂度增加(如使用滤波器)，进一步增加时延；电机附近复杂电磁干扰，对电机驱动板的编解码性能和稳定性造成巨大影响；多关节驱动板的元器件的材料、制造工艺造成系统的一致性难以保证；多关节电机驱动、控制和通信系统难以扩展。

现有技术中的公开号为CN207427013U、发明名称为一种基于光纤通信的总线型集成式电机的中国专利文献公开了如下结构：在电机系统间采用光纤仅用于数据收发连接，而电机系统内编解码器采用独立时钟，未充分考虑机器人运动控制易受非同步时钟影响的特点，对系统可靠运行带来不利影响，也不能满足电机系统作为运控部件在大系统组网时碰到的更为复杂和严酷的同步要求。仅涉及通信要求而不涉及驱动处理部分，对的同步问题不能有效解决，同时未能克服机器人系统面临的等关键问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于光通信的多关节电机驱控与通信系统，其包括：中心控制装置、光纤通信网络和多个驱动装置；多个所述驱动装置与多个关节电机一一对应，所述驱动装置具有：驱动器和检测单元，所述驱动器与所述关节电机连接，所述检测单元设置于所述关节电机的转子上，用于将表征所述关节电机的转动信息的物理量转化为电信号；所述光纤通信网络与多个所述驱动装置分别连接；所述中心控制装置与所述光纤通信网络连接，用于经所述光纤通信网络接收多个所述驱动装置发送的电信号以及将控制指令经所述光纤通信网络发送给多个所述驱动装置，所述中心控制装置具有编码单元，所述编码单元用于对所述电信号进行编码；其中，所述控制指令用于使所述驱动器控制所述关节电机转动；多个所述关节电机位于机器装置上，多个所述驱动装置、光纤通信网络和中心控制装置均设置于所述机器装置上。

在如上所述的多关节电机驱控与通信系统中，可选地，所述物理量包括：位置、速度和转矩。

在如上所述的多关节电机驱控与通信系统中，可选地，所述中心控制装置还与上位机连接，所述上位机用于根据接收的来自于所述中心控制装置的信息得到所述控制指令，并将所述控制指令发送给所述中心控制装置。

在如上所述的多关节电机驱控与通信系统中，可选地，所述中心控制装置还具有：融合单元，与所述编码单元连接，用于对经所述编码单元编码后的信号进行码域变换；后置电机处理逻辑单元，与所述融合单元连接，用于对经所述融合单元处理后的信号进行特征提取得到特征信息；其中，所述特征信息用于经处理得到控制指令。

在如上所述的多关节电机驱控与通信系统中，可选地，所述中心控制装置还具有：滤波模块，所述滤波模块与所述光纤通信网络连接，还与所述编码单元连接。

在如上所述的多关节电机驱控与通信系统中，可选地，所述中心控制装置还具有：测试模块，所述测试模块与所述光纤通信网络连接。