[发明专利]一种机器人控制系统及机器人控制方法

说明书

本发明公开了一种机器人控制系统，包括控制器、FPGA和多个执行器；FPGA与控制器通信连接；FPGA设置有多个接口控制器，接口控制器与执行器一一对应通信连接，接口控制器均由同一时钟信号驱动；由于接口控制器均由同一时钟信号驱动，使得FPGA在分发控制指令时，会同时发送各个控制子指令，保证控制子指令发送时间的一致，从而可以保证消除相邻执行器到达目标位置的时间差τ，进而保证整个系统重心的稳定。本发明还提供了一种机器人控制方法，同样具有上述有益效果。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，特别是涉及一种机器人控制系统以及一种机器人控制方法。

背景技术

多自由度机器人由多个连杆、轴承、传感器和电机组成，通常每个电机控制一个自由度，机器人在运动过程中通常会涉及多个电机，在多自由度方向上运动。机器人中控制器，也称为控制单元(Central Process Unit)通过传感器的数据算出所有执行器，即执行单元的目标位置，每个执行器会控制一个自由度。通常情况下，由于执行器的数量较多，控制器只能按照一定的顺序串行的把所有目标位置发送给所有执行器。在现阶段，通常把相邻的执行器到达目标位置的时间差定义为τ。由于τ的存在，可以定义相邻执行器到达目标位置的相位差为φ。所有执行器间的最大相位差为(N-1)φ，该相位差会影响整个系统的重心，从而影响系统的稳定性。

在现有技术中，通常是采用高速CPU(Central Process Unit)组成控制单元；由多个伺服驱动器组成执行单元，执行单元之间采用串行连接；控制单元和执行单元之间通过CAN(Controller Area Network)总线连接。这种方式可以通过提升CPU的运算速度来减小上文中提到的时间差τ，但是它无法消除τ；并且使用高速的CPU，成本很高。所以如何提供一种可以消除时间差τ的机器人控制系统是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人控制系统，可以消除相邻执行器到达目标位置的时间差；本发明的另一目的在于提供一种机器人控制方法，可以消除相邻执行器到达目标位置的时间差。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机器人控制系统，包括控制器、FPGA和多个执行器；

所述FPGA与所述控制器通信连接；所述FPGA设置有多个接口控制器，一所述接口控制器与一对应的所述执行器通信连接，所述接口控制器均由同一时钟信号驱动；

所述FPGA用于：

获取所述控制器发送的控制指令；所述控制指令包括对应多个所述执行器的控制子指令；

通过所述接口控制器，根据所述时钟信号同时将各个所述控制子指令发送至对应的执行器，以同时驱动多个所述执行器运动。

可选的，所述FPGA还用于：

通过所述接口控制器获取传感器产生的传感数据；

将所述传感数据上传至所述控制器。

可选的，所述控制器包括中央处理器、DRAM和闪存芯片；所述中央处理器与所述FPGA通信连接。

可选的，所述FPGA与所述控制器之间通过并行读写总线、或SPI串行总线、或UART串行总线连接。

可选的，所述接口控制器为UART控制器，所述UART控制器与所述执行器通过UART总线连接；或，所述接口控制器为SPI控制器，所述SPI控制器与所述执行器通过SPI总线连接；或，所述接口控制器为CAN控制器，所述CAN控制器与所述执行器通过CAN总线连接。

可选的，任一所述执行器包括一伺服驱动器，所述伺服驱动器与对应的所述接口控制器通信连接；一所述伺服驱动器对应一自由度。

本发明还提供了一种机器人控制方法，应用于FPGA，包括：