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基于DSP仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)控制器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-11-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
0 引 言
仿人具有可移動性,具有很多的自由度,包括雙臂、頸部、腰部、雙腿等,可以完成更復(fù)雜的任務(wù),這些要連接在一起,進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制,就對控制系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性提出了更高的要求,以往采用的集中控制系統(tǒng),控制功能高度集中。局部的故障就可能造成系統(tǒng)的整體失效,降低了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,因此考慮采用分布式的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。
考慮到機(jī)械臂控制系統(tǒng)控制算法的計(jì)算量以及多軸協(xié)調(diào)控制等問題,采用RS 485總線的分布式控制的體系結(jié)構(gòu),見圖1所示。運(yùn)動規(guī)劃算法由主計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn),同時(shí)主計(jì)算機(jī)還將通過RS 485總線與各通信,負(fù)責(zé)各的協(xié)調(diào)工作。每個(gè)關(guān)節(jié)和一臺電機(jī)、驅(qū)動器、檢測反饋裝置等構(gòu)成一個(gè)位置伺服系統(tǒng),負(fù)責(zé)機(jī)械臂某一個(gè)關(guān)節(jié)變量的具體控制任務(wù)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163470.htm

1 仿人分布式控制器的硬件
1.1 關(guān)節(jié)控制器硬件電路

選用TI公司的2000系列TMS320F240作為控制單元。其時(shí)鐘頻率可達(dá)20 MHz,具有高速的處理能力,片內(nèi)資源豐富,特別是它特有的內(nèi)置事件管理器模塊,使其在電機(jī)控制領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。該芯片本身尺寸很小,需要外擴(kuò)的資源不多,節(jié)省了電路板的空間。關(guān)節(jié)控制器硬件電路原理圖框圖如圖2所示。

1.2 電機(jī)驅(qū)動器的接口電路
驅(qū)動器的控制模式可以分為兩種:速度控制模式和位置控制模式(通常用電位器作為電機(jī)的位置傳感器)。這里采用它的速度控制模式,輸入的指令信號是0~10 V的模擬量。因此需要用D/A轉(zhuǎn)換電路,把輸出的數(shù)字量給定轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號,電路圖如圖3所示。DAC7621為12 b并行輸入的D/A轉(zhuǎn)換器,它內(nèi)置參考源,輸出范圍:0~4.095 V。它的12位輸入接數(shù)據(jù)總線中的D0到D11。它的片選輸入管腳可以接DSP的I/O控制線/IS。為了得到0~10 V的模擬信號,還要利用LM358中的一片運(yùn)算放大器構(gòu)成的同相比例放大電路,把0~4.095 V的信號放大2.5倍。

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