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        基于DSP仿人機器人關節控制器設計

        作者: 時間:2009-11-23 來源:網絡 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,可以完成更復雜的任務,這些要連接在一起,進行統一的協調控制,就對控制系統的可靠性、實時性提出了更高的要求,以往采用的集中控制系統,控制功能高度集中。局部的故障就可能造成系統的整體失效,降低了系統的可靠性和穩定性,因此考慮采用分布式的控制系統來實現系統的控制功能。
        考慮到機械臂控制系統控制算法的計算量以及多軸協調控制等問題,采用RS 485總線的分布式控制的體系結構,見圖1所示。運動規劃算法由主計算機來實現,同時主計算機還將通過RS 485總線與各通信,負責各的協調工作。每個關節和一臺電機、驅動器、檢測反饋裝置等構成一個位置伺服系統,負責機械臂某一個關節變量的具體控制任務。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/163470.htm

        1 仿人分布式控制器的硬件
        1.1 關節控制器硬件電路

        選用TI公司的2000系列TMS320F240作為控制單元。其時鐘頻率可達20 MHz,具有高速的處理能力,片內資源豐富,特別是它特有的內置事件管理器模塊,使其在電機控制領域具有非常廣泛的應用。該芯片本身尺寸很小,需要外擴的資源不多,節省了電路板的空間。關節控制器硬件電路原理圖框圖如圖2所示。

        1.2 電機驅動器的接口電路
        驅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轉換電路,把輸出的數字量給定轉變為模擬信號,電路圖如圖3所示。DAC7621為12 b并行輸入的D/A轉換器,它內置參考源,輸出范圍:0~4.095 V。它的12位輸入接數據總線中的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中的一片運算放大器構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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