[發(fā)明專利]仿人機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)驅(qū)動器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010148732.7
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101797752A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明;王宏佳;徐殿國
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00;B25J17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制領(lǐng)域，具體涉及機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)器人是一個多學(xué)科和技術(shù)相交叉結(jié)合的應(yīng)用領(lǐng)域。它集中了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、材料、傳感器、控制技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多門科學(xué)于一體，代表著一個國家的高科技發(fā)展水平，是目前科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。仿人機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域最高研究成果的代表。其最終研究目標(biāo)為：研制出具備人類特征,在相當(dāng)程度上替代人類并服務(wù)于人類,且能夠與人類和諧共處的高級智能機(jī)器人。運(yùn)動的平穩(wěn)性和智能性、多自由度關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)是仿人機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)靈活自如的移動的保證。一體化關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、諧波減速器等構(gòu)成，仿人機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)驅(qū)動器的設(shè)計(jì)，是運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)靈活運(yùn)動的控制關(guān)鍵。針對仿人機(jī)器人的特殊應(yīng)用環(huán)境，對于關(guān)節(jié)驅(qū)動器的體積、重量、功率密度等的要求非常苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的關(guān)節(jié)驅(qū)動器體積大、重量沉、功率密度不好控制的問題，提出一種仿人機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)驅(qū)動控制系統(tǒng)。

仿人機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括功率板、控制板和驅(qū)動控制電源，

所述功率板包括直流-直流變換器、三相逆變橋電路、母線電壓檢測電路、驅(qū)動/過流保護(hù)電路、電流檢測電路和驅(qū)動控制接口電路、第一逆變采樣線圈和第二逆變采樣線圈，

所述控制板包括DSP控制器、碼盤處理模塊、SCI接口電路、CAN接口電路和電源接口電路，

直流-直流變換器和三相逆變橋電路并聯(lián)在輸入直流電源的正負(fù)極之間，并且直流-直流變換器的輸出端與驅(qū)動控制電源的輸入端相連，驅(qū)動控制電源分別為電源接口電路、驅(qū)動控制接口電路、驅(qū)動/過流保護(hù)電路和母線電壓檢測電路提供電能，三相逆變橋電路的三相輸出端分別與伺服電動機(jī)的三相插座連接，母線電壓檢測電路的信號輸入端與輸入直流電源的正極相連，母線電壓檢測電路的信號輸出端與驅(qū)動控制接口電路的電壓輸入端相連，第一逆變采樣線圈串聯(lián)在三相逆變橋電路的A相輸出端上，并且與驅(qū)動/過流保護(hù)電路的第一保護(hù)電流輸入端相連，第二逆變采樣線圈串聯(lián)在三相逆變橋電路的B相輸出端上，并且與驅(qū)動/過流保護(hù)電路的第二保護(hù)電流輸入端相連，驅(qū)動/過流保護(hù)電路的驅(qū)動信號輸出端與三相逆變橋電路的驅(qū)動信號輸入端相連，驅(qū)動/過流保護(hù)電路的信號通訊端與驅(qū)動控制接口電路的驅(qū)動/過流信號通訊端相連，三相逆變橋電路的電流信號輸出端與電流檢測電路的信號輸入端相連，電流檢測電路的信號輸出端與驅(qū)動控制接口電路的電流信號輸入端相連，

DSP控制器內(nèi)部固化有電源及狀態(tài)監(jiān)測/保護(hù)與報(bào)警模塊、PWM脈沖寬度調(diào)制發(fā)生器、ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器、CAP無載波幅相調(diào)制器、QEP正交編碼脈沖調(diào)制器、CAN接口模塊、SCI接口模塊、轉(zhuǎn)子位置監(jiān)測模塊、轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊、電流控制器、速度控制器和位置控制器，驅(qū)動控制接口電路的電源及狀態(tài)監(jiān)測信號通訊口與電源及狀態(tài)監(jiān)測/保護(hù)與報(bào)警模塊的信號通訊口相連，驅(qū)動控制接口電路的PWM脈沖寬度調(diào)制的信號輸入端與PWM脈沖寬度調(diào)制發(fā)生器的信號輸出端相連，驅(qū)動控制接口電路的數(shù)字信號輸出端與ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相連，ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與電流控制器的信號輸入端相連，電源接口電路的信號輸出端與DSP控制器的電壓信號輸入端相連，碼盤處理模塊的信號輸入端與伺服電動機(jī)的編碼器信號輸出端相連，碼盤處理模塊的信號輸出端分別與CAP無載波幅相調(diào)制器的信號輸入端和QEP正交編碼脈沖調(diào)制器的信號輸入端相連，CAP無載波幅相調(diào)制器的信號輸出端和QEP正交編碼脈沖調(diào)制器的信號輸出端相連同時與轉(zhuǎn)子位置監(jiān)測模塊的信號輸入端相連，轉(zhuǎn)子位置監(jiān)測模塊的信號輸出端分別與PWM脈沖寬度調(diào)制發(fā)生器的信號輸入端、位置控制器的信號輸入端、轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊的信號輸入端相連，轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊的信號輸出端與速度控制器的信號輸入端相連，CAN接口模塊用于接收網(wǎng)絡(luò)信號，CAN接口模塊的信號通訊端與電流控制器的信號通訊端、速度控制器的信號通訊端和位置控制器的信號通訊端相連，SCI接口模塊用于接收上位機(jī)信號，SCI接口模塊的信號通訊端與電流控制器的信號通訊端、速度控制器的信號通訊端和位置控制器的信號通訊端相連，速度控制器的信號輸出端與電流控制器的速度信號輸入端相連，電流控制器的電流信號輸出端與PWM脈沖寬度調(diào)制發(fā)生器的電流信號輸入端相連。