[發(fā)明專利]一種柔性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410513624.3
• 申請(qǐng)日: 2014-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN105527934A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李福霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李福霞
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

柔性驅(qū)動(dòng)器是近年國(guó)內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)明熱點(diǎn)，機(jī)器人與周圍環(huán)境發(fā)生接觸碰撞，會(huì)造成較大的瞬時(shí)沖擊載荷，過高的沖擊載荷對(duì)剛性機(jī)器人系統(tǒng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器造成破壞，而柔性驅(qū)動(dòng)器依靠柔性元件儲(chǔ)能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外界載荷力矩，實(shí)現(xiàn)過載自保護(hù)功能，達(dá)到緩解沖擊和提高能量利用效。率的目的。而目前的發(fā)明重點(diǎn)大多集中在從機(jī)構(gòu)和能量學(xué)的角度設(shè)計(jì)各種依靠機(jī)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)變剛度的柔性驅(qū)動(dòng)器，實(shí)際應(yīng)用中，任何驅(qū)動(dòng)模式性能的體現(xiàn)，不僅與柔性驅(qū)動(dòng)器本身的性能有關(guān)，而且與在柔性驅(qū)動(dòng)器基礎(chǔ)上建立起來(lái)的控制測(cè)試系統(tǒng)有關(guān)。當(dāng)前柔性驅(qū)動(dòng)器控制測(cè)試系統(tǒng)通常針對(duì)于單一柔性驅(qū)動(dòng)器、單一控制算法模式單獨(dú)發(fā)明，由此造成兩方面的問題：①缺乏通用性。當(dāng)柔性驅(qū)動(dòng)器中電機(jī)和編碼器部分發(fā)生變化時(shí)，需要對(duì)控制器重新編程進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)配置，不符合實(shí)際應(yīng)用的需求；②缺乏對(duì)照性。在不同控制模式，例如常用的位置、速度、指令、自適應(yīng)控制算法對(duì)柔性驅(qū)動(dòng)器性能進(jìn)行分析時(shí)，缺少對(duì)不同控制模式和控制參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行顯示、比較和保存。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，提供一種通用性強(qiáng)、具有對(duì)照性的一種柔性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括系統(tǒng)參數(shù)上位機(jī)、顯示屏、AVR面板操控平臺(tái)、DSP控制器、傳感器、柔性機(jī)械裝置、電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板、UPS電源模塊、柔性驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)控制，其特征在于，DSP控制器與上位機(jī)、AVR面板操控平臺(tái)、電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板之間進(jìn)行信號(hào)的相互傳輸，傳感器與DSP控制器的信號(hào)輸入端口相連；AVR面板操控平臺(tái)的輸出端口連接顯示屏，UPS電源模塊連接電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板的輸入端口，電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板的輸出端口連接微型電機(jī)，微型電機(jī)還與柔性機(jī)械裝置相連；USP電源模塊與驅(qū)動(dòng)與控制模塊、柔性驅(qū)動(dòng)器相連。

作為一種優(yōu)選方案，所述的DSP控制器為TMS320F2812控制器。

作為另一種優(yōu)選方案，所述的上位機(jī)為L(zhǎng)abWindows/CVI柔性驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)。

本發(fā)明有益效果。

本發(fā)明針對(duì)柔性驅(qū)動(dòng)器測(cè)試裝置特點(diǎn)的需求，設(shè)計(jì)了集串口通信、算法控制、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)交換分析為一體的柔性驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)軟件，該系統(tǒng)為當(dāng)前柔性驅(qū)動(dòng)器性能分析和控制算法發(fā)明提供了方便的平臺(tái)。系統(tǒng)實(shí)際操作簡(jiǎn)單方便，人機(jī)交互界面友好，通過簡(jiǎn)單操作就可以直觀觀測(cè)動(dòng)態(tài)測(cè)試過程和測(cè)試結(jié)果；根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型選擇16位和32位數(shù)據(jù)傳輸，可提高系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度和精度；同時(shí)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)靈活、功能全面、擴(kuò)展性和可維護(hù)性強(qiáng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)軟件對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行保存、重放、刪除等處理，并且能支持用戶選擇不同的控制模式，大大節(jié)省了測(cè)試時(shí)間，提高了測(cè)試效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，本發(fā)明包括系統(tǒng)參數(shù)上位機(jī)、顯示屏、AVR面板操控平臺(tái)、DSP控制器、傳感器、柔性機(jī)械裝置、電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板、UPS電源模塊、柔性驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)控制，其特征在于，DSP控制器與上位機(jī)、AVR面板操控平臺(tái)、電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板之間進(jìn)行信號(hào)的相互傳輸，傳感器與DSP控制器的信號(hào)輸入端口相連；AVR面板操控平臺(tái)的輸出端口連接顯示屏，UPS電源模塊連接電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板的輸入端口，電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)板的輸出端口連接微型電機(jī)，微型電機(jī)還與柔性機(jī)械裝置相連；USP電源模塊與驅(qū)動(dòng)與控制模塊、柔性驅(qū)動(dòng)器相連。

作為一種優(yōu)選方案，所述的DSP控制器為TMS320F2812控制器。

作為另一種優(yōu)選方案，所述的上位機(jī)為L(zhǎng)abWindows/CVI柔性驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)。

柔性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特征：（1）依據(jù)變形量測(cè)力矩。系統(tǒng)利用編碼器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出旋轉(zhuǎn)角度，在柔性機(jī)械裝置輸出端通過傳感器測(cè)量輸出的速度和旋轉(zhuǎn)角度，柔性機(jī)械裝置左、右兩端旋轉(zhuǎn)角度差值即為柔性機(jī)械裝置變形量，根據(jù)變形量及柔性機(jī)械裝置的內(nèi)部剛度參數(shù)可求得柔性驅(qū)動(dòng)器輸出力矩，與傳統(tǒng)使用力矩傳感器測(cè)量輸出力矩的方法相比，該方法成本低、簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)。（2）工作在大扭矩、高速和碰撞環(huán)境。柔性器驅(qū)動(dòng)器性能測(cè)試一般在具有碰撞、高速或者大扭矩輸出的環(huán)境下開展，要實(shí)現(xiàn)柔性驅(qū)動(dòng)器參數(shù)評(píng)估以及控制策略發(fā)明，不僅需要采集編碼器信號(hào)、角位移傳感器信號(hào)測(cè)量位置速度，同時(shí)需要對(duì)功率驅(qū)動(dòng)板的電壓、電流、溫度信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)電流過大、溫度過高現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。