人件費の継続的な増加に伴い、現代のロボット研究の重要な方向性は、いくつかの反復的な高強度の労働を行うマンパワーの代わりにロボットを使用します。ハンドリング ロボットは後輪駆動モータとナビゲーション トレースで前輪ステアリング ・ ギヤの作業を調整する必要があります。ハンドリング ロボットのモータ ドライブには、その特別なアプリケーション要件があります。モータの動的性能に高い要件があります。いつでも制御に必要な指定された位置に到達し、任意の角度で操舵装置を停止できます。モータ駆動のトルク範囲が大きいです。無負荷時フラット路面の高速・低トルクの作業環境も満載のクライミングの動作条件を持っている、また動作効率が高いが必要です。上記の技術的な要件によると本稿は DC モータ成熟制御技術と簡単ハンドリング ロボットの実装として、速度規制を滑らかを選択します。
1 システムのハードウェア設計
1.1 ロボット モーター コント ローラー ハードウェア構造
メインのコント ローラーは、cortex-m3 コアの STM32F107 を使用します。コント ローラーは、その中で TIM1_CH1 と TIM8_CH1、上級制御タイマー ピンと TIM1_CH1、モーターのエンコーダーのカウントに使用されます内部 8 タイマーがあります。TLM8_CH1 は、ステアリングのコントロール コントロールの参照時に使用されます。汎用タイマー ピン TIM2CH1、TIM3CH1、TIM4_CH1、および TIM5_CH1 は、それぞれモーターとサーボ駆動回路の上限と下限の橋壁の PWM を生成に使用されます。
EXIT0 割り込みをトリガー PA0 ポートと PB0 ポートは、それぞれモーターとサーボの過電流割り込み保護のため使用されます。PA1 ポートと EXIT1 割り込みをトリガーする PB1 ポートは、サーボの両側の制限保護に使用されます。モーター ドライブ回路を採用ブートス トラップ ・ ブースター チップ IR2103 と MOSFET 75N75。後輪モーターとサーボの現在の獲得で位相はコンスタンタン線によって電圧に変換、増幅、フィルタ リングを通じて STM32F107 の A/D サンプリング ピンに送信されます。ADC12_IN1 は、過電流保護機能を実装しています。ホスト コンピューターのシリアル通信、STM32F107 内部プログラム速度参照、自動車の前方および逆引き、スピードとステアリング ステアリング操作を制御します。処理のハードウェア構造のブロック図ロボット モーター。
1.2 モジュールの選定・設計
1.2.1 電源駆動設計
モーターの電源は、4 つの 75N75 ブリッジ回路では実現が 240 w の定格電力で 24 v バッテリーによって提供されます。75N75 は MOSFET パワー管最大 75 v、75 a の最大定格電流、モータ駆動回路の電圧に耐えます。
第 1 四半期、第 4 四半期、第 2 四半期、第 3 四半期を形成する 2 つの橋、それぞれモーターの正転と逆転を制御します。ハイサイド駆動 MOS トランジスタをオンにすると、ソース間電圧とドレイン電圧が同じとは、電源 VCC に等しい。そのため、MOS トランジスタの正常な運転を達成するゲート電圧は vcc の場合, ブースティングの特別なチップ IR2103 を必要とするより大きい。.コント ローラーによって生成された PWM 信号入力はヒン ピン、および信号を有効にするとを使用して EN1 とコント ローラーの I/O ポートの出力の EN2。出力ターミナル HO は、VCC より高い電圧を得ることができるより高い電圧値はコンデンサーの充電電圧正確。ダイオードには、75N75 のオン抵抗を小さくすることと、スイッチングの管の損失を減らし、伝導速度が上がります。同時に 2 つの出力ポートの HO、LO、IR2103 のソフトウェアまたはハードウェアのエラーによりモータを上腕と前腕のストレートスルーによる短絡事故を防止するインター ロック機能があります。
1.2.2 過電流保護設計
モータ制御システムの過電流保護のインストールには 2 つの意味: 電機子巻線の電流が大きすぎてモーターの損傷、モーターの過負荷またはモータの通常の操作中にブロックを防ぐことであるまたはでも火事;肩の動きの開始時、電流が非常に大きいと直接開始する多くの場合不可能です。徐々 に磁界を確立し、正常に作動し、モーター巻線の励磁を待機する必要があるし、モータが肩に移動できるだけ早くが望ましいのです。過電流保護、現在はみじん切り、モーター安全かつ迅速に開始することができます。過電流保護の模式図を図 3 に示します。
モータの相電流はコンスタンタン線で Vtext の電圧信号に変換、AD1 が演算増幅器によって増幅されるアナログ量をコント ローラー A/D 変換モジュールと比較の後でエヴァ デジタルの数量に送信、電圧コンパレータは、コント ローラーに送信されます。外部割り込みポート。
