S nepretržitým nárastom nákladov na pracovnú silu je dôležitým smerom moderného robotového výskumu použitie robotov namiesto pracovných síl na to, aby robili opakované vysoko intenzívne práce. Manipulačný robot musí koordinovať prácu motora pohonu zadných kolies a predného kolesa riadenia pri navigácii. Pohon motora manipulačného robota má špeciálne požiadavky na aplikáciu. Má vysoké požiadavky na dynamický výkon motora. Môže kedykoľvek dosiahnuť požadovanú polohu potrebnú na ovládanie a zastaviť kormidlový mechanizmus v akomkoľvek uhle. Rozsah krútiaceho momentu pohonu motora je veľký. Vysokorýchlostné pracovné prostredie s nízkym krútiacim momentom na plochej vozovke bez zaťaženia má tiež prevádzkové podmienky pri plnom zaťažení a vyžaduje vysokú prevádzkovú účinnosť. Podľa vyššie uvedených technických požiadaviek tento dokument vyberá jednosmerný motor s vyspelou riadiacou technológiou a ľahko regulovateľnú reguláciu rýchlosti ako implementáciu manipulačného robota.
1 dizajn hardvéru systému
1.1 hardvérová štruktúra ovládača motora robota
Hlavný regulátor používa STM32F107 jadra Cortex-M3. V riadiacej jednotke je 8 časovačov, medzi ktorými sú TIM1_CH1 a TIM8_CH1 pokročilé kolíkové časové spínače a TIME_CH1 sa používa na počítanie počítačov snímačov. TLM8_CH1 sa používa na referenčný čas riadenia riadenia riadenia. Na generovanie PWM hornej a dolnej mostovej steny obvodu motora a servopohonu sa použijú všeobecné časové kolíky TIM2CH1, TIM3CH1, TIM4_CH1 a TIM5_CH1.
Port pre PA0 a port PB0, ktorý spúšťajú prerušenie EXIT0, sa používajú na ochranu pred prerušením prerušenia motora a servopohonu. Port PA1 a port PB1, ktorý spúšťa prerušenie EXIT1, sa používajú na obmedzenie ochrany na oboch stranách servopohonu. Okruh pohonu motora využíva posilňovač čipu IR2103 a MOSFET 75N75. Získanie fázového prúdu motora zadného kolesa a servopohonu sa prevedie na napätie pomocou konštantného vodiča a cez zosilňovanie a filtrovanie sa odošle do A / D vzorkovacieho kolika STM32F107. ADC12_IN1 implementuje nadprúdovú ochranu. Prostredníctvom sériovej komunikácie hostiteľského počítača alebo internej referenčnej rýchlosti STM32F107 ovládať motor dopredu a dozadu, rýchlosť a riadenie riadenia. Blokový diagram hardvérovej štruktúry manipulujúceho robota.
1.2 Výber a návrh modulov
1.2.1 Návrh poháňaný motorom
Napájanie motora je zabezpečené 24V batériou s menovitým výkonom 240W, ktoré je realizované štyrmi mostovými obvodmi 75N75. 75N75 je výkonová trubica MOSFET s maximálnym vydržiavacím napätím 75 V, maximálnym prúdom 75 A a obvodom pohonu motora.
Q1, Q4, Q2 a Q3 tvoria dva mostíky, ktoré riadia dopredu a späť otáčanie motora. Keď je zapnutý riadiaci MOS tranzistor na hornej strane, zdrojové napätie a vypúšťacie napätie sú rovnaké a sú rovnaké ako napájacie napätie VCC. Preto, aby sa dosiahlo normálne riadenie tranzistorov MOS, je hradlové napätie väčšie ako VCC, čo si vyžaduje špeciálny zosilňovací čip IR2103. , Signál PWM vygenerovaný regulátorom je vstupom do kolíka HIN a EN1 a EN2 výstupu vstupu I / O portu regulátora sa používajú ako signály umožňujúce zapnutie. Výstupná svorka HO môže získať vyššie napätie ako VCC a vyššia hodnota napätia je presne napätie nabité cez kondenzátor. Dióda zvyšuje rýchlosť vedenia, čo znižuje odpor odporu 75N75 a znižuje straty spínacieho potrubia. Súčasne majú dva výstupné porty HO a LO infračerveného rozhrania IR2103 funkciu blokovania, ktorá zabraňuje skratu spôsobenému priamym prechodom horných a spodných ramien motora v dôsledku softvérových alebo hardwarových chýb.
1.2.2 Konštrukcia nadprúdovej ochrany
Inštalácia nadprúdovej ochrany v riadiacom systéme motora má dva významy: jedným z nich je zabrániť preťaženiu alebo zablokovaniu motora počas bežnej prevádzky motora, takže prúd vinutia kotvy je príliš veľký, aby poškodil motor alebo dokonca spôsobil požiar; Pri začatí ramenného pohybu je prúd veľmi veľký a je často nemožné začať priamo. Je potrebné počkať, kým budiace vinutie postupne vytvorí magnetické pole a potom bude fungovať normálne a je žiaduce, aby sa motor pohyboval ramenami čo najrýchlejšie. Pri nadprúdovej ochrane je prúd rezaný, čo umožňuje bezpečný a rýchly štart motora. Schéma nadprúdovej ochrany je znázornená na obrázku 3.
Fázový prúd motora sa prevedie na napäťový signál Vtext pomocou konštantného vodiča a analógové množstvo AD1 zosilnené operačným zosilňovačom sa vysiela do riadiaceho A / D konverzného modulu a digitálna veličina EVA po porovnaní porovnávacím zariadením je odoslaná kontrolórovi. Port externého prerušenia.
