[发明专利]一种足式移动机器人实时嵌入式控制系统

说明书

一种足式移动机器人实时嵌入式控制系统，包括控制器、无线电台、遥控器和惯导，遥控器与无线电台以无线方式连接，无线电台和惯导均与控制器连接；所述控制器包括具有用于通信和信号处理的实时处理器，以及用于直接在硬件中实现高速控制、自定义定时和触发以及信号处理的FPGA；所述遥控器，用于对足式移动机器人的操控；所述无线电台用于控制器和遥控器之间的无线通讯，无线电台通过RS485与控制器通讯；所述惯导用于以100Hz的频率输出足式移动机器人的三个姿态角以及其它辅助传感器的信号。本发明的控制系统，实现了实时地采集足式移动机器人关节和躯干信息，根据遥控器给定完成对机器人的运动给定的计算，实现对机器人的集中式控制，增强了机器人的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种用于控制足式移动机器人的实时嵌入式控制系统，属于足式移动机器人领域。

背景技术

足式机器人在穿越复杂地形方面具有十分大的发展潜力。相比于轮式或者履带式机器人，足式结构的机器人可以在工作空间根据不同的地形选择落足点，这样使足式机器人具备复杂地形适应能力和运动灵活性。但是这也对机器人控制系统提出的更高的要求：

(1)实时性好

足式机器人的控制系统需要实时性高的操作系统来完成复杂的控制任务。足式机器人具有多个运动关节，在一个控制周期内需要完成这些关节的位移和力信息的采集，并完成对机器人的运动给定。所以，机器人需要采用实时的操作系统实时的采集信息，抢占CPU，执行高优先级的任务，更好的满足对足式机器人控制系统的要求。

(2)抗震能力强

足式机器人在运动振动非常剧烈，足式机器人的控制系统要进行抗振处理才能保证稳定性。控制系统能够在高振动的环境下稳定工作，核心控制器和板卡都需要满足高振动的要求，接口应该做加固处理。

(3)散热能力强

足式机器人控制系统中的核心控制器和办卡在运行时会产生大量的热量，做好散热工作，就会增加机器人的持续运行时间，避免温度过高影响机器人控制系统的正常运行。

(4)模块化和轻量化

足式机器人控制系统的设计要做到模块化，统一接口尺寸和输入输出接口的定义可以实现同类模块之间的互换，提高机器人控制系统的可维护性。另外，机器人控制系统要做到轻量化，尽量简化控制系统的结构以及不必要的接线，减少机器人的自身重量。

(5)低功耗设计

足式机器人需要电池来给控制系统提供能源，因此为了保障更长的工作时间，应该使机器人控制系统的功耗更低。

足式机器人控制系统分为分布式和集中式。分布式控制系统的控制主要负责运动规划，而对底层执行器的控制通过相应的驱动器进行，这样会大大减小对机器人控制系统的要求。但是为了维护方便，大部分足式机器人采用集中式的控制系统，即运动规划、关节控制和信息采集通过一个控制器进行的，这样就对机器人控制系统的搭建提出了很高的要求。

发明内容

为了满足当前足式机器人的控制需求，本发明提出了一种通用的增强机器人稳定性的足式机器人实时嵌入式控制系统，以实时地采集足式移动机器人关节和躯干信息，根据遥控器给定完成对机器人的运动给定的计算，实现对机器人的集中式控制。

为了实现上述目的，本发明的足式移动机器人实时嵌入式控制系统的技术方案如下：

该控制系统，包括控制器、无线电台、遥控器和惯导，遥控器与无线电台以无线方式连接，无线电台和惯导均与控制器连接；