【《一款七自由度仿人机械臂控制系统概述》1800字】

一款七自由度仿人机械臂控制系统概述目录TOC\o"1-3"\h\u10462一款七自由度仿人机械臂控制系统概述 1270111.1伺服电机驱动器分析 1117041.2整机所需信号分析 268171.3信号分析 38901.4信号之间连线实现方式 41.1伺服电机驱动器分析图1.1-1伺服电机具体型号分析根据第二章，这里控制方案需要做的就是对七个伺服电机进行控制，控制伺服电机不得不用到伺服电机的驱动器，即对伺服电机的控制就是对驱动器的控制，则在出整体控制方案前，应先了解私服点击驱动器的选型。私服电机驱动器又称为伺服单元，如下给出伺服单元的型号判别方法，则可知这里所选择的是SGD7SxxxA00A001的型号的伺服驱动器则按照伺服电机选型和选型表可知，这里伺服单元应该选用如下表中几款伺服单元：伺服电机驱动器所需功率驱动器驱动器数量SGM7A-30A7A613KwSGD7S200A2SGM7A-08A7A61750wSGD7S5R5A2SGM7A-04A7A61400wSGD7S2R8A1SGM7A-A5A7A6150wSGD7SR70A2表1.1-1所需伺服电机相关参数[]1.2整机所需信号分析在机器人控制过程中，运动控制卡通过控制卡、转接卡、端子板、屏蔽电缆与驱动器相连，即运动控制卡是整个系统的控制核心。GTS-800-PV-PCI运动控制卡配套转接卡、端子板信息如下。产品型号组件名称备选件描述GTS-800-PV-PCI控制器主卡GTS-800-PV-VB标准版运动控制器主卡，1块端子板（原则上一套控制器配其中任何一款端子板，根据客户需要可多选可少选）GT2-800-ACC2-VB-VGTS八轴闭环运动控制器端子板GT2-800-ACC2-VB-V-AGTS八轴闭环运动控制器端子板

(带12位AD功能和非轴DA功能)屏蔽电缆（一套控制器配两种电缆各一条）CN17-ACC3-T1-0680X1X2X1X2为电缆长度，可选长度：03：0.3m，10：1.0m15：1.5m，30：1.0mCN18-ACC3-T1-0680X1X2光盘产品配套光盘，1张表1.2-1运动控制卡对应选择件[]其中两款端子板都具有八轴闭环运动控制的功能，且GT2-800-ACC2-VB-V-A端子板具有12位AD功能和非轴DA功能，在这里选择GT2-800-ACC2-VB-V-A端子板，七自由度仿人机械臂避免不了增加各传感器，会用到AD/DA功能，则AD/DA功能作为保留，可为后续传感器的扩展做好准备。另外屏蔽电缆这里有四个选择，分别是0.3m、1.0m、1.5m、1.0m，一套控制器可配两种电缆，这里按照机械臂中伺服电机在机械臂上，七个伺服单元和控制系统在一起，即控制部分和驱动部分是在一起的则，考虑到驱动部分是有体积的，0.3m的屏蔽电缆可能对于部分伺服单元来说不够长，则屏蔽电缆长度可选择0.3m和1m的，即CN17-ACC3-T1-06800310或CN18-ACC3-T1-06800310。图1.2-1控制板示意图图1.2-2转接板示意图图1.2-3端子板示意图1.3信号分析完成相关产品的选型后，需要对驱动部分和控制部分进行所需信号分析，即伺服单元需要什么信号，控制部分可以提供什么信号，以及两者如何进行通信控制。由上图可知，端子板上有轴信号端口（CN1~CN8）、通用数字输入输出信号端口（简称通用I/O信号端口，CN9）、原点输入信号（简称HOME，CN10）、限位输入信号接口（简称LIMIT，CN11）、辅助编码接口（CN12、CN13）、高速输入输出接口（简称HSIO，CN14）、模拟量输入接口（简称AIN，CN19）和手轮接口（简称MPG，CN20）。这些端口中，首先需要分析的是端子板的轴信号接口CN1~CN8，轴信号接口一共八个通道，即CN1~CN8，每个通道可以控制一个轴，即每个通道可控制一个伺服电机或伺服单元，每个通道中含有25个引脚（pin），如下是其对应的25pin引脚定义。引脚信号说明引脚信号说明1OGND外用电源地14OVCC+24V输出2ALM驱动报警15RESET驱动报警复位3ENABLE驱动允许16SERDY电机到位4A-编码器输入17A+编码器输入5B-编码器输入18B+编码器输入6C-编码器输入19C+编码器输入7+5V电源输出20GND数字地8DAC模拟量输出21GND数字地9DIR+步进方向输出22DIR-步进方向输出10GND数字地23PULSE+步进冒充输出11PULSE-步进脉冲输出24GND数字地12备用备用25备用备用13GND数字地表1.3-1端子板所需信号表需要指出的是其中第2位报警信号引脚，用以在特定情况下进行报警输出控制；第3位是驱动允许信号引脚，他用来控制驱动器是否起作用；第4-6位和第17-19位引脚分别是三路编码器的输入信号的正极和负极，用来接受编码器传来的信号；第9位和第22位是步进方向输出信号的正极和负极，用来控制伺服电机的转动方向；第11位和第23位是步进脉冲输出，用来控制伺服电机的转动速度。伺服单元主要需要信号如下表所示，分别与控制器中所对应的信号对应。引脚信号说明引脚信号说明26/V-CMP外用电源地5V-REF电源32ALM-报警信号-6SG数字地4724VIN24V电压输入11SIGN方向信号31ALM+报警信号+12/SIGN方向信号44/ALM-RES报警信号复位1SG数字地40S-ON驱动单元使能36/PBO编码器输出25/V-CMP+外用电源正35PBO编码器输出34/PAO编码器输出20/PCO编码器输出33PAO编码器输出19PCO编码器输出表1.3-1端子板所需信号表1.4信号之间连线实现方式在伺服电机的控制中，可以实现伺服电机速度和力矩的控制，对伺服电机速度的控制则需要控制伺服电机的