一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)的基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，它包括主頻不低于500M具有嵌入式Linux操作系統(tǒng)的ARM9單片機(jī)、64M規(guī)格的程序存儲(chǔ)器、32M規(guī)格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服控制裝置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能鍵裝置。本發(fā)明運(yùn)行速度快，處理能力強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，控制器和機(jī)器人之間的互動(dòng)反饋效率高，操作方便，升級(jí)和后續(xù)開(kāi)發(fā)適應(yīng)性強(qiáng)，易于本地化。
【專利說(shuō)明】[0001] -種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種32位智能機(jī)器人控制器，特別是涉及一種基于嵌入式系統(tǒng)的32 位機(jī)器人控制器。

【背景技術(shù)】
[0003] 隨著集成化技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人正在向自主智能機(jī)器人方向發(fā)展。機(jī)器人的 智能水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的重要指標(biāo)。作為機(jī)器人完整系統(tǒng)的最重要部分之 一，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)是的各種參數(shù)以及實(shí)時(shí)可控性已經(jīng)被日益關(guān)注。機(jī)器人除了具備視覺(jué)、聽(tīng) 覺(jué)、觸覺(jué)等層次的仿生功能外，還要具備一定的邏輯推理能力，但是當(dāng)機(jī)器人的決策有限， 如此在某些特殊環(huán)境或者現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不是很確定的時(shí)候，就需要人為指揮，來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)工作 目標(biāo)，這就需要強(qiáng)調(diào)機(jī)器人與人的合作，在機(jī)器人的行為中把人的智慧和經(jīng)驗(yàn)添加到機(jī)器 的控制中作為命令和控制的補(bǔ)充。
[0004] 以往的機(jī)器人，限于硬件和軟件的能力限制，主要是基于具體硬件和軟件的單一 化設(shè)計(jì)。得到的控制系統(tǒng)往往在軟硬件上都不具備兼容性和可擴(kuò)展、可重構(gòu)性。隨著機(jī)器 人作業(yè)領(lǐng)域的拓展和工作復(fù)雜程度的提高，另外加上傳感器裝置的增加，電機(jī)類(lèi)型的變化， 此時(shí)機(jī)器人控制系統(tǒng)就不再適用。對(duì)于新的硬件，如電子、機(jī)械等的要求，系統(tǒng)不得不重新 設(shè)計(jì)制作，成本和效率將大打折扣。一個(gè)能夠適合多種機(jī)器人的能夠升級(jí)和擴(kuò)展的"通用" 的并且運(yùn)行穩(wěn)定和效率高的機(jī)器人控制系統(tǒng)將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理效率高，同時(shí)具有良好的可升級(jí)和可擴(kuò)展性，對(duì)設(shè)備和硬 件的適應(yīng)能力強(qiáng)，便于系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展，有利于降低使用和維護(hù)成本。
[0006] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，包括主頻不低于500M 的ARM9單片機(jī)、64M規(guī)格的程序存儲(chǔ)器、32M規(guī)格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服控制裝置、液晶觸摸顯 示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能鍵裝置，所述程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服 控制裝置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能鍵裝置均連接到ARM9 單片機(jī)，所述伺服控制裝置包括直流無(wú)刷電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、速度反饋裝置、D/A轉(zhuǎn)換裝置 和方向信號(hào)反饋裝置，所述D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置接收ARM9單片機(jī)的信息輸 出，所述D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施信息交互，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng) 裝置向直流無(wú)刷電機(jī)輸出控制信號(hào)，所述速度反饋裝置接收直流無(wú)刷電機(jī)的信息輸出并且 向ARM9單片機(jī)實(shí)施信息輸出。本發(fā)明架構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)，數(shù)據(jù)處理效率高，對(duì)機(jī)器人 動(dòng)作控制和命令反饋精度高，系統(tǒng)智能化程度高，便于在作業(yè)中人機(jī)結(jié)合作業(yè)，同時(shí)具有良 好的可升級(jí)和可擴(kuò)展性，對(duì)設(shè)備和硬件的適應(yīng)能力強(qiáng)，便于系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展，有利于降低 使用和維護(hù)成本。
[0007] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器的一種改進(jìn)，還包括無(wú) 線遙控接收器，所述無(wú)線遙控接收器連接到ARM9單片機(jī)。本改進(jìn)通過(guò)設(shè)置的無(wú)線遙控接收 器，降低作業(yè)時(shí)系統(tǒng)架設(shè)的難度，有利于簡(jiǎn)化整體架構(gòu)，同時(shí)為機(jī)器人的操作和控制提供了 方便，提高了作業(yè)效率。
[0008] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器的又一種改進(jìn)，還包括 電源指示燈和電源檢測(cè)裝置，所述電源指示燈連接到電源檢測(cè)裝置，所述電源檢測(cè)裝置連 接到電源裝置。本改進(jìn)通過(guò)設(shè)置的電源指示燈和電源檢測(cè)裝置，對(duì)電源的工作狀態(tài)和性能 參數(shù)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督和預(yù)警，為控制器的使用和狀態(tài)估算提供了方便，從而提高了工作效率。
[0009] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器的又一種改進(jìn)，還包括 MAX3232發(fā)送器和網(wǎng)絡(luò)通信裝置，所述網(wǎng)絡(luò)通信裝置和揚(yáng)聲器均通過(guò)MAX3232發(fā)送器連接 到ARM9單片機(jī)。本改進(jìn)通過(guò)設(shè)置的MAX3232發(fā)送器和網(wǎng)絡(luò)通信裝置，在提高控制器的數(shù)據(jù) 傳輸效率的同時(shí)，還為控制器的更新升級(jí)提供了方便，提高了控制器系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和升 級(jí)更新的能力，提高了控制器架構(gòu)對(duì)不同硬件和軟件的適應(yīng)性，從而降低了控制器系統(tǒng)的 維護(hù)、擴(kuò)展和升級(jí)的難度和成本。
[0010] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器的又一種改進(jìn)，所述 ARM9單片機(jī)內(nèi)置具嵌入式Linux操作系統(tǒng)。本改進(jìn)通過(guò)嵌入內(nèi)置Linux操作系統(tǒng)，使得控 制器系統(tǒng)架構(gòu)穩(wěn)定，并且具有良好的升級(jí)和擴(kuò)展性能。
[0011] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器的又一種改進(jìn)，還包括 通訊接口，所述通訊接口包括I/O接口或者IIC接口或者USB接口，所述伺服控制裝置、液 晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置和傳感器裝置通過(guò)I/O接口或者IIC接口或USB接口與 ARM9單片機(jī)連接。本改進(jìn)通過(guò)設(shè)置的通訊接口，使得控制器的硬件連接和架設(shè)更為方便，降 低了控制器的硬件的適應(yīng)性替換和升級(jí)擴(kuò)展的難度，使得控制器具有良好的適應(yīng)性和實(shí)用 性。
[0012] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32為機(jī)器人控制器，架構(gòu)穩(wěn)定可靠，安全性 高，具有良好的穩(wěn)定性和執(zhí)行能力，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定傳輸效率高，同時(shí)具有良好的可升級(jí)和可 擴(kuò)展性能，對(duì)于不同的軟件和硬件具有良好的適應(yīng)能，能夠有效地降低設(shè)備的升級(jí)、擴(kuò)展和 維護(hù)成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1、本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)框圖； 圖2、本發(fā)明的一種實(shí)施例的ARM9單片機(jī)和輔助單片機(jī)的連接示意圖； 圖3、本發(fā)明的電源裝置的供電電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H 用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。需要說(shuō)明的是，下面描述中使用的詞語(yǔ)"前"、 "后"、"左"、"右"、"上"和"下"指的是附圖中的方向，詞語(yǔ)"內(nèi)"和"外"分別指的是朝向或 遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0015] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，包 括主頻不低于500M的ARM9單片機(jī)、64M規(guī)格的程序存儲(chǔ)器、32M規(guī)格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服 控制裝置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能鍵裝置，所述程序存儲(chǔ) 器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服控制裝置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能 鍵裝置均連接到ARM9單片機(jī)，所述伺服控制裝置包括直流無(wú)刷電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、速度 反饋裝置、D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置，所述D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置接收 ARM9單片機(jī)的信息輸出，所述D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施信息 交互，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置向直流無(wú)刷電機(jī)輸出控制信號(hào)，所述速度反饋裝置接收直流無(wú)刷 電機(jī)的信息輸出并且向ARM9單片機(jī)實(shí)施信息輸出。本發(fā)明架構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)，數(shù)據(jù) 處理效率高，對(duì)機(jī)器人動(dòng)作控制和命令反饋精度高，系統(tǒng)智能化程度高，便于在作業(yè)中人機(jī) 結(jié)合作業(yè)，同時(shí)具有良好的可升級(jí)和可擴(kuò)展性，對(duì)設(shè)備和硬件的適應(yīng)能力強(qiáng)，便于系統(tǒng)的升 級(jí)和擴(kuò)展，有利于降低使用和維護(hù)成本。
[0016] 作為一種優(yōu)選，還包括無(wú)線遙控接收器，所述無(wú)線遙控接收器連接到ARM9單片 機(jī)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置的無(wú)線遙控接收器，降低作業(yè)時(shí)，系統(tǒng)架設(shè)的難度，有利于簡(jiǎn)化整體架 構(gòu)，同時(shí)為機(jī)器人的操作和控制提供了方便，提高了作業(yè)效率。
[0017] 作為一種優(yōu)選，還包括電源指示燈和電源檢測(cè)裝置，所述電源指示燈連接到電源 檢測(cè)裝置，所述電源檢測(cè)裝置連接到電源裝置。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置的電源指示燈和電源檢測(cè) 裝置，對(duì)電源的工作狀態(tài)和性能參數(shù)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督和預(yù)警，為控制器的使用和狀態(tài)估算提 供了方便，從而提高了工作效率。
[0018] 作為一種優(yōu)選，還包括MAX3232發(fā)送器和網(wǎng)絡(luò)通信裝置，所述網(wǎng)絡(luò)通信裝置和揚(yáng) 聲器均通過(guò)MAX3232發(fā)送器連接到ARM9單片機(jī)。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置的MAX3232發(fā)送器和網(wǎng) 絡(luò)通信裝置，在提高控制器的數(shù)據(jù)傳輸效率的同時(shí)，還為控制器的更新升級(jí)提供了方便，提 高了控制器系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和升級(jí)更新的能力，提高了控制器架構(gòu)對(duì)不同硬件和軟件的適 應(yīng)性，從而降低了控制器系統(tǒng)的維護(hù)、擴(kuò)展和升級(jí)的難度和成本。
[0019] 作為一種優(yōu)選，所述ARM9單片機(jī)內(nèi)置具嵌入式Linux操作系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)嵌入 內(nèi)置Linux操作系統(tǒng)，使得控制器系統(tǒng)架構(gòu)穩(wěn)定，并且具有良好的升級(jí)和擴(kuò)展性能。
[0020] 作為一種優(yōu)選，還包括通訊接口，所述通訊接口包括I/O接口或者IIC接口或者 USB接口，所述伺服控制裝置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置和傳感器裝置通過(guò)I/O 接口或者IIC接口或USB接口與ARM9單片機(jī)連接。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置的通訊接口，使得控制 器的硬件連接和架設(shè)更為方便，降低了控制器的硬件的適應(yīng)性替換和升級(jí)擴(kuò)展的難度，使 得控制器具有良好的適應(yīng)性和實(shí)用性。 實(shí)施例
[0021] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明以嵌入式操作系統(tǒng)Linux多任務(wù)操作系統(tǒng)為控制器的 核心平臺(tái)，使其二次開(kāi)發(fā)更為方便快捷，由于多任務(wù)的控制機(jī)制，使機(jī)器人的采集數(shù)據(jù)、模 型分析和控制輸出變得更為可靠方便。同時(shí)也為后續(xù)的機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)、音覺(jué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 應(yīng)用提供了完善的硬件平臺(tái)。另外系統(tǒng)支持Unicode，很容易本地化，使得控制器的使用更 為方便。同時(shí)設(shè)置的JTAG程序調(diào)試下載接口使得控制器的調(diào)試檢測(cè)更為高效便捷。本發(fā) 明的ARM9單片機(jī)STR911FAM44還可以通過(guò)IIC接口連接有輔助單片機(jī)ΑΤΜΕ GA8. 16PC以 提高控制器的運(yùn)行與命令反饋效率，傳感器裝置則可以為速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳 感器、光強(qiáng)傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、氧含量傳感器、有毒氣體傳感器以及煙霧傳感器等中的一 種或者幾種，傳感器裝置的傳感器均如同氣體連接到ARM9單片機(jī)的外接設(shè)備一樣通過(guò)1/ 0接口連接到ARM9單片機(jī)中輔助單片機(jī)，如同液晶觸摸顯示屏、液晶觸摸顯示屏等與ARM9 單片機(jī)的連接。同時(shí)本發(fā)明的控制器還可以設(shè)置有USB接口以方便數(shù)據(jù)傳輸和更新。另 外功能鍵裝置中的各個(gè)功能鍵可以根據(jù)實(shí)際的操作指令和控制需要進(jìn)行功能設(shè)置，靈活性 高，方便不同操作習(xí)慣和作業(yè)要求的靈活應(yīng)用。
[0022] 本發(fā)明公開(kāi)的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32為機(jī)器人控制器，架構(gòu)穩(wěn)定可靠，安全性 高，具有良好的穩(wěn)定性和執(zhí)行能力，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定傳輸效率高，同時(shí)具有良好的可升級(jí)和可 擴(kuò)展性能，對(duì)于不同的軟件和硬件具有良好的適應(yīng)能，能夠有效地降低設(shè)備的升級(jí)、擴(kuò)展和 維護(hù)成本。
[0023] 本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括 由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指 出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干 改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在于：它包括主頻不低于500M 的ARM9單片機(jī)、64M規(guī)格的程序存儲(chǔ)器、32M規(guī)格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服控制裝置、液晶觸摸顯 示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能鍵裝置，所述程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、伺服 控制裝置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置、傳感器裝置和功能鍵裝置均連接到ARM9 單片機(jī)，所述伺服控制裝置包括直流無(wú)刷電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、速度反饋裝置、D/A轉(zhuǎn)換裝置 和方向信號(hào)反饋裝置，所述D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置接收ARM9單片機(jī)的信息輸 出，所述D/A轉(zhuǎn)換裝置和方向信號(hào)反饋裝置與電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施信息交互，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng) 裝置向直流無(wú)刷電機(jī)輸出控制信號(hào)，所述速度反饋裝置接收直流無(wú)刷電機(jī)的信息輸出并且 向ARM9單片機(jī)實(shí)施信息輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在于：還 包括無(wú)線遙控接收器，所述無(wú)線遙控接收器連接到ARM9單片機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在 于：還包括電源指示燈和電源檢測(cè)裝置，所述電源指示燈連接到電源檢測(cè)裝置，所述電源檢 測(cè)裝置連接到電源裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在 于：還包括MAX3232發(fā)送器和網(wǎng)絡(luò)通信裝置，所述網(wǎng)絡(luò)通信裝置和揚(yáng)聲器均通過(guò)MAX3232發(fā) 送器連接到ARM9單片機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在于：還 包括MAX3232發(fā)送器和網(wǎng)絡(luò)通信裝置，所述網(wǎng)絡(luò)通信裝置和揚(yáng)聲器均通過(guò)MAX3232發(fā)送器 連接到ARM9單片機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在于：所 述ARM9單片機(jī)內(nèi)置具嵌入式Linux操作系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于嵌入式系統(tǒng)的32位機(jī)器人控制器，其特征在于：還 包括通訊接口，所述通訊接口包括I/O接口或者IIC接口或者USB接口，所述伺服控制裝 置、液晶觸摸顯示屏、音頻裝置、電源裝置和傳感器裝置通過(guò)I/O接口或者IIC接口或USB 接口與ARM9單片機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104102148SQ201310118382
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月8日
【發(fā)明者】程躦, 戴高樂(lè) 申請(qǐng)人:程躦, 戴高樂(lè)