基于STM32F107的搬運機器人電機控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對搬運機器人的前輪轉(zhuǎn)向舵機和后輪驅(qū)動電機的控制要求，采用以Cortex-M3為內(nèi)核的STM32F107作為主控制器，采用嵌入實時操作系統(tǒng)μC／OS-II，將程序分成啟動任務(wù)、電機轉(zhuǎn)速控制任務(wù)、舵機控制任務(wù)等相對獨立的多個任務(wù)，并設(shè)定了各任務(wù)的優(yōu)先級。該系統(tǒng)能較好地實現(xiàn)搬運機器人的運動控制。
關(guān)鍵詞：搬運機器人；STM32F107；運動控制；μC／OS-II；任務(wù)調(diào)度

引言
隨著人工成本的不斷升高，用機器人代替人力去做一些重復(fù)性的高強度的勞動是現(xiàn)代機器人研究的一個重要方向。搬運機器人在導(dǎo)航尋跡中，需要后輪驅(qū)動電機和前輪舵機的協(xié)調(diào)工作。搬運機器人電機驅(qū)動有其特殊的應(yīng)用要求，對電機的動態(tài)性能要求較高，能在任意時刻到達控制需要的指定位置并且使舵機停止在任意角度；電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩變化范圍大，既有空載平整路面行使的高速度、低轉(zhuǎn)矩工作環(huán)境，也有滿負載爬坡的運行工況，同時還要求保持較高的運行效率。根據(jù)以上的技術(shù)要求，本文選用了控制技術(shù)成熟，易于平滑調(diào)速的直流電機作為搬運機器人的執(zhí)行饑構(gòu)。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
1．1 機器人電機控制器硬件結(jié)構(gòu)
主控制器采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32F107?？刂破鲀?nèi)部共有8個定時器，其中TIM1_CH1和TIM8_CH1為高級控制定時器引腳，TIM1_CH1用于電機編碼器計數(shù)。TLM8_CH1用于舵機控制基準時間。通用定時器引腳TIM2 CH1、TIM3 CH1、TIM4_CH1、TIM5_CH1分別用于電機和舵機驅(qū)動電路上下橋壁PWM的產(chǎn)生。
觸發(fā)EXIT0中斷的PA0口和PB0口分別用于電機和舵機的過流中斷保護。觸發(fā)EXIT1中斷的PA1口和PB1口用于舵機兩側(cè)限位保護。電機驅(qū)動電路采用自舉升壓芯片IR2103和MOSFET管75N75，后輪電機和舵機的相電流采集是通過康銅絲轉(zhuǎn)換成電壓，通過放大濾波處理，分別送至STM3 2F107的A／D采樣引腳ADC12_IN1實現(xiàn)過電流保護。通過上位機串口通信或STM32F107內(nèi)部程序速度給定，控制電機的正反轉(zhuǎn)、速度及舵機的轉(zhuǎn)向。搬運機器人電機控制硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。