稳压器也被应用在机器人身上.docx

稳压器也被应用在机器人身上近年来随着技术的发展，稳压器被应用于各个行业，其中智能机器人也用上了稳压器。机器人控制器采用“主控器+伺服控制器”的形势。伺服控制器负责完成单关节的位置闭环，在机器人控制中，要求运动平稳无超调，所以伺服控制器的运算任务很繁重。主控制器主要完成除伺服控制器所作的位置闭环以外的所有工作，包括上位机命令接收，机器人状态监视、显示，根据一定的控制算法实现空间轨迹插补以及传感器信息综合处理等工作。所以主控制器的任务也很繁重。 在移动教学机器人系统中,应用工业计算机作为其控制系统核心成本高，体积大，功耗大，而采用8位或者16位单片机，又存在硬件资源有限、运算和处理速度有限的困扰，很难应用模糊控制等智能控制理论。S3C44B0X是个基于ARM7TDMI核的低功耗的高性价比的32位处理器，它可以在60MHZ频率下运行，采用3级流水线结构，处理能力大大超过8/16位的单片机，接近PC机，可以支持大屏幕的液晶显示，提供功能强大的图形用户界面，另外基于ARM的控制器可以内嵌实时操作系统，克服了传统基于单片机的控制系统的软件“前后台”形式造成的实时性差的缺点。S3C44B0X有8个外部中断,两个带有握手协议的UART接口，另外具有SPI和I2C接口、RTC和5个16位的PWM控制器、8路10位AD以及LCD控制器等。它丰富的模块很大程度上可以减少控制器的体积，增加系统的可靠性。包括由S3C44B0X构成的主控制器，由LM629构成的伺服控制部分，通过UART形成的通讯电路、由LMD18200构成的功率放大电路、直流电机构成的执行机构、传感器电路等。 在机器人控制中，以单片机为核心构成位置闭环或者半闭环控制系统,不仅外围电路结构复杂,而且软件中轨迹插补运算比较烦琐，难取得好的效果。而采用美国国家半导体公司生产的可编程全数字运动控制芯片LM629可以解决上述问题。它具有32位的位置、速度和加速度寄存器，内置PID算法,其参数可以修改；支持实时读取和设定速度、加速度以及位置等运动参数，内置的梯形图发生器能够自动生成速度曲线,平稳地加速、减速，支持增量式光电码盘的四倍频输入，适用于由正交增量式光电编码器提供位置反馈的交直流伺服控制系统，能完成高性能数字运动控制中的实时计算工作（插补周期341微妙），可以方便的与桥式功率放大电路构成位置或速度闭环系统。LM629通过数据总线和控制总线与主控制器接口，其原理图如图2所示，主控制器将关节转动的角位移、角加速度等命令参数通过总线传递给LM629，LM629在接到S3C44B0X的指令后可以按照设定的控制方式（P、PI、PID）完成位置闭环控制。它通过500线的增量式码盘的A、B、Z信号构成位置反馈环节。LM629每个伺服周期进行一次位置、速度的检查，如果未达到指定的位置或速度，则继续运动或者加速，将要达到指定位置时会自动的按照设定的加速度进行减速，完成关节空间的位置闭环控制。这样不仅克服了运动超调的现象，而且使得系统加减速时运行平稳。 通讯模块使用S3C44B0X的UART1连接一个无线通讯模块pdqian3，主要从上位机接收世界坐标系的位置、速度指令。由于S3C44B0X的UART可以在高达115200波特率下正常工作，并且具有独特的多字节的FIFO结构，当采用中断方式接受数据时只有满足触发深度时才会产生数据可用的中断，很大程度上可以减少处理器响应中断的次数，提高了处理器运行效率。UART硬件上具有监视“溢出错误、奇偶错误、帧错误”等错误的功能，并且提供相应的中断向量。实时性好，软件编写方便。 具体的接口电路LM629根据PID控制算法在PWM引脚输出占空比变化但频率固定的PWM信号，通过光电隔离加到LMD18200的5脚，这个PWM信号的占空比通过LMD18200可调节电机速度，LM629的DIR脚的高低电平可控制电机的正反转。为了减少功率电源部分对控制器部分的影响，这两个信号的连接都通过了光电隔离器件TLP521。引脚2、10接直流电机电枢，正转时电流的方向从引脚2流到引脚10；反转时相反。此稳压器的驱动功率大，稳定性好，实现方便，体