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[发明专利]一种支持模块化组合的六自由度机械臂结构-CN202310920343.9在审
发明人：吕茂斌;刘格远;解博炜;董娟;孙光辉;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-07-25 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： B25J9/12 文献下载
摘要：本发明涉及一种支持模块化组合的六自由度机械臂结构，属于机械臂结构设计技术领域，在设计关节时，采用SHD和CSF型号的谐波减速器作为减速装置，无回程误差且传动精准。关节模组使用2GT同步轮同步带进行传动，可以使电机和减速器的位置分布更加紧凑，同时提高传动精度，减少噪音。同步轮通过顶丝与电机相连，能够便于安装和更换电机。减速器通过胀紧套与连杆相连，降低不同关节之间的耦合关系，并且不同关节使用同种连接接口，支持模块化组合。此种传动方式使电机和减速器同步无间隙的传动，且会有较小的传动噪声。在不影响关节模组精度和负载的同时缩小体积，并且支持对机械臂的模块化组合与改造。
一种支持模块化组合自由度机械结构

[发明专利]一种两相四线混合式步进电机闭环矢量驱动器-CN202310708543.8在审
发明人：吕茂斌;解博炜;刘格远;董娟;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-06-15 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： H02P21/22 文献下载
摘要：本发明涉及一种两相四线混合式步进电机闭环矢量驱动器，属于步进电机控制技术领域，特别涉及一种基于ESP32‑PICO‑D4芯片的42毫米混合式二相四线步进电机一体化可串联高精度闭环驱动器及其配套扩展电路板的设计与实现。本发明的扩展板上的USB转串口以及ESP32自动下载电路与核心板分离，可以使用一个扩展版为所有核心板进行程序烧录及调试，降低了物料成本，节省了电路板空间，提高了核心板的散热性能。本发明的驱动器使用磁编码器与安装在电机同步轴底部的径向充磁磁铁相配合，磁编码器的分辨率为14位，电机位置控制精度达到0.02°，使用SPI总线进行通信，数据传输时间小于50微秒，实现了对电机位置信息的实时获取。
一种两相混合式步进电机闭环矢量驱动器

[发明专利]一种42毫米混合式步进电机位置闭环驱动器-CN202310715106.9在审
发明人：吕茂斌;杨先芝;林宇龙;刘格远;董娟;解博炜;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-06-15 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： H02P21/22 文献下载
摘要：本发明涉及一种42毫米混合式步进电机位置闭环驱动器，属于步进电机控制技术领域，具体为一种基于ESP32‑PICO‑D4芯片模组的42毫米混合式二相四线步进电机可串联高精度闭环驱动器及其配套扩展电路板的设计与实现。本发明中的硬件电路适配市面上多数42毫米二相四线式直流步进电机，单相电流输出最高可达到3.5A，最高可承受48V的电机驱动电压。使用14位磁编码器对步进电机的转轴位置进行实时测量，理论控制精度可以达到0.02°。使用CAN总线接收上位机命令，可支持高达6台步进电机串联控制。
一种 42 毫米混合式步进电机位置闭环驱动器

[发明专利]一种混合式步进电机闭环驱动器-CN202310190698.7在审
发明人：吕茂斌;刘格远;解博炜;董娟;何兴秀;林宇龙;孙光辉;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-02-24 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： H02P8/12 文献下载
摘要：本发明涉及一种混合式步进电机闭环驱动器，属于步进电机控制技术领域。该闭环驱动器包括主控模块、磁编码器模块、电机驱动模块、串口通讯模块、CAN总线模块和降压模块；主控模块用于对磁编码器模块、电机驱动模块、串口通讯模块、CAN总线模块和降压模块进行控制；磁编码器模块用于测量步进电机转子的实时绝对角度；电机驱动模块用于产生控制电流，驱动步进电机转子运动；串口通讯模块用于驱动器使用串口与外部控制系统进行通讯；CAN总线模块用于驱动器串联通讯或与外部CAN总线控制器通讯；降压模块用于将高压直流电降为低压直流电。
一种混合式步进电机闭环驱动器

[发明专利]一种基于串口通信和总线通信的机器人通信架构及通信方法-CN202310042145.7在审
发明人：吕茂斌;解博炜;董娟;刘格远;杨先芝;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-01-12 - 公布日： 2023-05-12 - 主分类号： H04L12/40 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于串口通信和总线通信的机器人通信架构及通信方法，属于机器人控制协议体系技术领域，具体为一种基于Json数据格式的串口通信和CAN总线通信的串联式机械臂通信架构。本通信架构利用ROS系统下的node独立节点和ESP32中并行线程实现，在实现通信的同时不影响上位机ROS系统和驱动器主要功能的运行。在ROS架构下编写node作为客户端绑定通信服务函数，受到服务函数激发则自动执行，ROS的并行架构使得通信节点与主任务节点并行运行，不受影响。在电机驱动器中，ESP32设定并行线程，电机的主任务线程和CAN通信线程并行运行。
一种基于串口通信总线机器人架构方法

[发明专利]一种步进电机电流输出控制系统及方法-CN202310095912.0在审
发明人：吕茂斌;董娟;林宇龙;解博炜;刘格远;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-05-12 - 主分类号： H02P21/18 文献下载
摘要：本发明涉及一种步进电机电流输出控制系统及方法，属于步进电机驱动控制技术领域，具体为一种步进电机电流输出的控制方法，以及基于嵌入式开发的步进电机电流输出控制方法。针对步进电机传统控制方法下存在的缺陷，提供了一种控制方案，能够解决线圈振动产生的噪音、电机低速运行时的谐振等问题，并显著提升电机的运动控制精度，可广泛运用于各种场合的步进电机驱动环节。微步控制法可以有效降低电机运动过程中的噪音情况以及低速运动下的谐振情况，保证电机两相励磁电流的平滑变化。微步控制法显著提高了步进电机的控制与测量精度，电机每整步的细分越多，控制精度越高，通过目标细分数的补偿克服了外部原因引起的控制周期时间不确定的问题。
一种步进电机电流输出控制系统方法

[发明专利]一种步进电机位置闭环控制系统及方法-CN202310080389.4在审
发明人：吕茂斌;刘格远;解博炜;董娟;何兴秀;孙光辉;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-04-25 - 主分类号： H02P21/18 文献下载
摘要：本发明涉及一种步进电机位置闭环控制系统及方法，属于步进电机控制技术领域，特别涉及一种为实现位置跟踪系统的闭环动态控制方法，以及用于实现该方法的基于嵌入式开发的步进电机位置控制系统。本发明的梯形分段控制和分段位置式PID控制针对不同情况下运动的特点，通过动态参数来修改控制策略，这种非线性控制极大地保证了位置过渡的稳定性、快速性。电机的半步控制使得电流矢量可以平滑地得到电机的扭矩，降低了电机绕组电流变化时产生的噪声，缓解了电机低俗状态下的谐振现象。细分使得控制精度显著提升，电机每步的细分数越多，控制精度越高，通过目标细分数的补偿克服了外部原因引起的控制周期时间不确定的问题。
一种步进电机位置闭环控制系统方法

[发明专利]一种桌面级六自由度机械臂结构-CN202310095647.6在审
发明人：吕茂斌;解博炜;董娟;孙光辉;刘格远;邓方;陈杰 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2023-01-17 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： B25J9/10 文献下载
摘要：本发明涉及一种桌面级六自由度机械臂结构，属于机械臂结构设计技术领域，特别涉及一种为桌面级的高精度紧凑型六自由度机械臂结构。在设计关节时，利用谐波减速器能够平稳承受轴向重力，无需再设计受力部件，缩小机械臂体积。关节模组使用同步轮同步带进行传动，可以使电机和减速器的位置分布更加紧凑。同步轮通过顶丝与电机和异形轴相连，能够便于安装和更换电机，并且结构设计中将此同步带放置于机械臂内部，避免因外界因素对传动造成卡顿。此种传动方式使电机和减速器同步无间隙的传动，且会有较小的传动噪声。在不影响关节模组精度和负载的同时缩小体积。
一种桌面自由度机械结构

[发明专利]基于ROS的多机器人分布式协同控制方法和系统-CN202210558610.8在审
发明人：吕茂斌;何兴秀;邓方;陈杰;解博炜;董娟;刘格远 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-05-20 - 公布日： 2022-10-04 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提出一种基于ROS的多机器人分布式协同控制方法，包括：步骤1：建立一个节点为主节点，多个机器人中的每一个将其信息注册到主节点；根据各机器人之间的实际通讯网络拓扑设置节点之间话题的发布与订阅，从而实现各机器人之间的ROS通讯；步骤2：选择所述多个机器人中的一个机器人作为领航者机器人，由所述领航者机器人获取目标轨迹，将其所述目标轨迹通过话题的形式发布；步骤3：所述多个机器人根据本地信息和邻居信息获取到目标轨迹后，通过分布式协同算法控制器计算得到控制量，根据控制量进行协同跟踪运动。
基于 ros 机器人分布式协同控制方法系统

[发明专利]一种多机器人串口转WIFI通讯及协同运动控制方法-CN202210558533.6在审
发明人：吕茂斌;何兴秀;邓方;陈杰;解博炜;董娟;刘格远 -专利权人：北京理工大学
申请日： 2022-05-20 - 公布日： 2022-09-09 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明提出一种多机器人串口转WIFI通讯及协同运动控制方法，包括步骤1：在上位机添加虚拟串口,在多个机器人中确定主机机器人和从机机器人，所述多个机器人具有OpenCR控制器；为所述主机机器人的OpenCR控制器安装配置两个串口转WIFI芯片，并为所述从机机器人的OpenCR控制器安装配置一个串口转WIFI芯片；步骤2：将所述上位机与所述主机机器人连接到同一个无线网络下，所述上位机作为服务端与所述主机机器人之间建立TCP连接，并发送控制指令给所述主机机器人；步骤3：所述从机机器人跟随主机机器人作协同运动。
一种机器人串口 wifi 通讯协同运动控制方法

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