Työvoimakustannusten jatkuva lisääminen, robottien käyttäminen työvoiman sijaan jonkinlaista toistuvaa korkean intensiteetin työtä varten on nykyaikaisen robottitutkimuksen tärkeä suunta. Käsittelyrobotin on koordinoitava takapyörän käyttömoottorin ja etupyörän ohjauspyörän työn navigoinnin jäljittämisessä. Käsittelyrobottin moottoriohjauksella on erityiset sovellusvaatimukset. Se on suuria vaatimuksia moottorin dynaamisessa suorituskyvyssä. Se voi saavuttaa määräyksen, joka vaaditaan ohjaukseen milloin tahansa, ja pysäytä ohjauslaite millä tahansa kulmalla. Moottorikäytön momenttialue on suuri. Kuormittamattoman tasaisen tien pinnan nopea, matala-vääntömomentti työympäristö on myös täyden kuormituksen käyttöolosuhteet ja vaatii myös suurta tehokkuutta. Edellä mainittujen teknisten vaatimusten mukaan tämä paperi valitsee DC-moottorin, jolla on kypsä säätötekniikka ja nopea nopeuden säätö, kuten käsittelyrobottin toteutus.
1 järjestelmän laitteiston suunnittelu
1.1 robottiohjaimen laitteistorakenne
Pääohjain käyttää Cortex-M3-ytimen STM32F107-laitetta. Ohjaimen sisällä on 8 ajastinta, joista TIM1_CH1 ja TIM8_CH1 ovat kehittyneitä ajastinohjaimia ja TIM1_CH1 käytetään moottorin enkooderin laskemiseen. TLM8_CH1 käytetään ohjausohjauksen ohjauksen viiteajalle. Yleiskäyttöisiä ajastintatappeja TIM2CH1, TIM3CH1, TIM4_CH1 ja TIM5_CH1 käytetään vastaavasti moottorin ja servovirtapiirin ylempien ja alemman sillan seinämien PWM tuottamiseen.
PA0-portti ja PB0-portti, jotka käynnistävät EXIT0-keskeytyksen, käytetään moottorin ja servon ylivirtasuojaukseen vastaavasti. PA1-portti ja PB1-portti, jotka käynnistävät EXIT1-keskeytyksen, käytetään raja-arvojen suojaamiseen servon molemmilla puolilla. Moottorikäyttöpiiri hyväksyy bootstrap Booster-sirun IR2103 ja MOSFET 75N75. Takapyörämoottorin ja servon vaihevirtausmuunnos muunnetaan jännitteeksi vakiojännitteellä ja se lähetetään STM32F107: n A / D-näytteenottopinnalle vahvistuksen ja suodatuksen avulla. ADC12_IN1 toteuttaa ylivirtasuojan. Isäntätietokoneen sarjaportin tai STM32F107: n sisäisen ohjelmanopeusohjeen kautta ohjaa moottorin eteen- ja taaksepäin suunnattua nopeutta ja ohjausohjausta. Käsittelyrobotti-moottorin laitteistorakenteen lohkokaavio.
1.2 Moduulin valinta ja suunnittelu
1.2.1 Tehokas muotoilu
Moottorin virtalähde on varustettu 24 V: n akulla, jonka nimellisteho on 240 W ja joka toteutetaan neljällä 75N75-siltapiirillä. 75N75 on MOSFET-tehoputki, jonka maksimaalinen kestolujuus on 75V, maksimivirran 75A ja moottorikäyttöpiiri.
Q1, Q4, Q2 ja Q3 muodostavat vastaavasti kaksi siltaa, jotka ohjaavat moottorin eteen- ja taaksepäin pyörimistä. Kun korkeapaineinen ajo-MOS-transistori on kytketty päälle, lähdejännite ja tyhjennysjännite ovat samat ja ovat yhtä suuria kuin virransyöttö VCC. Siksi MOS-transistorin tavanomaisen ajamisen vuoksi hila-jännite on suurempi kuin VCC, mikä vaatii erityisen tehostussirun IR2103. . Ohjaimen tuottamat PWM-signaalit syötetään HIN-nastaan, ja ohjaimen I / O-portin ulostulon EN1 ja EN2 käytetään hyväksyntäsignaaleina. Lähtöterminaali HO voi saada korkeamman jännitteen kuin VCC ja korkeampi jännitearvo on täsmälleen kondensaattorin yli ladattu jännite. Diodi lisää johtumisnopeutta, mikä tekee 75N75: n resistanssista pienemmän ja vähentää kytkentäputken menetystä. Samanaikaisesti IR2103: n kahdella ulostuloportilla HO ja LO on lukitustoiminto, joka estää moottorin ylemmän ja alemman käden suoran läpäisyn oikosulun ohjelmiston tai laitteistovirheiden vuoksi.
1.2.2 Ylivirtasuojaus
Ylivirtasuojan asentaminen moottorinohjausjärjestelmään on kaksi merkitystä: yksi estää moottorin ylikuormitusta tai tukkeutumista moottorin normaalin toiminnan aikana, jolloin runkovirtauksen virta on liian suuri moottorin vaurioitumisen tai jopa syyn vuoksi tulipalo; Kun olkapääliike käynnistetään, virta on hyvin suuri, ja sitä ei useinkaan voida aloittaa suoraan. On välttämätöntä odottaa, että virityskäämitys luo vähitellen magneettikentän ja toimii sitten normaalisti, ja on toivottavaa, että moottoria siirretään olkapäätä mahdollisimman nopeasti. Ylivirtasuojalla virta katkaistaan, jolloin moottori käynnistyy turvallisesti ja nopeasti. Ylivirtasuojan kaavio on esitetty kuviossa 3.
Moottorin vaihevirta muunnetaan vakiojännitteeksi jännitesignaaliksi VT, ja operaatiovahvistimella vahvistettu analoginen määrä AD1 lähetetään ohjaimen A / D-muunnosmoduuliin ja digitaalinen määrä EVA vertailun jälkeen jännitteen vertailijalla lähetetään ohjaimelle. Ulkoinen häiriöportti.
