技術前沿:危險品處理機器人的控製電路設計詳解
發布時間:2014-12-14 責任編輯:echolady
【導讀】危險品處理機器人是用於危險彈藥夾持、拔出、搬ban運yun和he放fang置zhi作zuo業ye,並bing可ke攜xie帶dai和he放fang置zhi的de裝zhuang置zhi。本ben文wen從cong機ji械xie手shou的de結jie構gou形xing式shi出chu發fa,詳xiang細xi介jie紹shao了le危wei險xian品pin處chu理li機ji器qi人ren的de作zuo用yong,著zhe重zhong強qiang調tiao了le控kong製zhi係xi統tong和he硬ying件jian設she計ji的de實shi現xian。經jing過guo測ce量liang得de出chu機ji械xie手shou的de和he項xiang技ji術shu指zhi標biao。
該項目的完成將解決長期困擾我軍的事故炮彈、zhanzhengyiliudandengweixiandanyaoanquanchuliwenti。jixieshoushiweixianpinchulijiqirencaozuoguochengzhongzhijieyudanyaojiechudezhongyaobujian,zhuyaoyongyuzhixingduiweixiandanyaodejiachi、拆除、搬運和放置作業, 機械手工作的穩定性直接決定著彈藥處理的成功率,因此機械手的設計至關重要。
機械手的三塊控製器的控製芯片都為2407DSP,雖然三塊控製器實現的功能不同,但在硬件電路設計時按照DSP管腳的功能,設計外圍電路如下:
PWM 管腳:
DSP 的每個事件管理器都有與比較單元相關的PWM 電路,能夠產生六路帶可編程死區和輸出極性的PWM 輸出,但是都是成對輸出的,對於本控製器需要的獨立的輸出,每個事件管理器隻有3 路,一個DSP 有兩個事件管理器,可以獨立的輸出6 路PWM 波。液壓控製器需要6 路PWM 波驅動電業比例閥,而伺服電機控製器需要4 路0-5V 的(de)加(jia)速(su)器(qi)信(xin)號(hao)調(tiao)節(jie)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su),在(zai)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)時(shi)將(jiang)這(zhe)兩(liang)種(zhong)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)在(zai)一(yi)起(qi),並(bing)製(zhi)成(cheng)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban),焊(han)板(ban)時(shi)按(an)每(mei)板(ban)的(de)功(gong)能(neng)焊(han)接(jie)即(ji)可(ke),液(ye)壓(ya)控(kong)製(zhi)器(qi)需(xu)要(yao)輸(shu)出(chu)PWM 波形,芯片用LM393 做比較器,此時電阻R19 和電容C71 不焊即可,但要有R21上拉電阻,R17 和R18 將2 腳電壓分在1.7V 左右比較合適。伺服控製器需要輸出0-5V 電壓芯片用LM2904 做運放用,焊電阻R19 和電容C17不用MOS 管、R21 和外接電源,也不用焊R17,直接將DSP 輸出0-3.3V 電壓放大到0-5V 輸出。PWM/電壓輸出電路圖見圖1:

圖1 PWM/電壓輸出電路
IO 口:DSP 的數字I/O 口模塊具有控製專用I/O 和複用引腳的功能,可以輸出輸入高低電平信號,根據其功能將其設計成開關量輸出,輸入,並用其控製繼電器,作為控的開關。開關量輸入隻要用電阻分壓即可,開關量輸出使用光耦隔離,本設計用的光耦PC817,比較適合DSP 使用。當DSP 輸出高電平時繼電器吸合,CNETA1 和CNETA2 兩腳導通繼電器電路圖見圖2:

圖2 繼電器電路圖
QEP 電路:DSP 的每個時間管理器都有一個正交編碼器脈衝(QEP)電路。當QEP電路被使能時可以對CAP1/QEP1 和CAP2/QEP2(對於EVA 模塊)引yin腳jiao上shang的de正zheng交jiao編bian碼ma輸shu入ru脈mai衝chong進jin行xing解jie碼ma和he計ji數shu。正zheng交jiao編bian碼ma脈mai衝chong電dian路lu可ke用yong於yu連lian接jie光guang電dian編bian碼ma器qi以yi獲huo得de旋xuan轉zhuan機ji械xie的de位wei置zhi和he速su率lv。伺si服fu電dian機ji控kong製zhi器qi需xu要yao使shi用yongQEP 電路,由於一個伺服電機控製器需要控製4 台伺服電機,所以碼盤信號使用74153 芯片選擇輸入,同時碼盤的每路信號都有正負兩根線通過運放放大後再到74153 選擇後輸入DSP,碼盤選擇電路見圖3:

圖3 碼盤選擇電路
其中W/R/IOPC0 為使能信號,XINT1/IOPA2 和XINT2/ADCSOC/IOPDO 構成選擇信號,74153 通過選擇信號的選擇碼選擇一對信號從7 腳和9 腳輸出給DSP。其他硬件電路設計包括電源、串口、CAN 總線和DSP 外圍接線等都是典型的設計。相關閱讀:
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