[發(fā)明專利]一種多軸工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810754941.2
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN109015621A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高明煜;何佳歡;詹志平;黃繼業(yè);傅煌培
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發(fā)明公開了一種多軸工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)，包括機(jī)器人伺服控制器母板、交流市電輸入整流濾波電路模塊、FPGA核心單元、輔助電源板卡、第一伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K1至第四伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K4、EtherCAT通信接口單元、伺服電機(jī)編碼器接口、電路保護(hù)單元和散熱風(fēng)扇單元。本發(fā)明將工業(yè)機(jī)器人的兩大電控系統(tǒng)：伺服驅(qū)動系統(tǒng)和軌跡控制系統(tǒng)合二為一，三維立體板卡安裝結(jié)構(gòu)，最大化利用了空間體積，一個FPGA核心單元集成多個PMSM的控制邏輯，并同時實(shí)時完成多軸的軌跡規(guī)劃，節(jié)約了資源和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種基于FPGA的多軸工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

《工業(yè)制造2025》將機(jī)器人行業(yè)列入十大重點(diǎn)推動產(chǎn)業(yè)之一。21世紀(jì)已經(jīng)全面進(jìn)入了工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的重要時代，隨著勞動力的短缺和科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人將逐漸取代工廠中繁重的人力勞動；

工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)共同作為工業(yè)機(jī)器人三大核心部件之一，在整個工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用；現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)大多伺服驅(qū)動器與軌跡控制器硬件分立組裝，并且在伺服系統(tǒng)中單軸獨(dú)立驅(qū)動，每個軸需要一個伺服驅(qū)動器，一個典型的六自由度機(jī)器人控制系統(tǒng)要六臺大小不同的伺服驅(qū)動器和一臺軌跡控制器組裝而成，這樣做的后果是工業(yè)機(jī)器人不僅增加了成本而且增加了體積，龐大而笨重不便移動嚴(yán)重制約了工業(yè)機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力。更為重要的是，現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)多數(shù)采用DSP作為運(yùn)算核心，這種方式嚴(yán)重制約了多軸協(xié)同工作的實(shí)時性，因此有必要開發(fā)和設(shè)計一種伺服驅(qū)動與軌跡規(guī)劃硬件一體化的，體積更小，單位功率密度更高，多軸同時并行工作的工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種多軸工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種多軸工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)，包括機(jī)器人伺服控制器母板、交流市電輸入整流濾波電路模塊、FPGA核心單元、輔助電源板卡、第一伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K1至第四伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K4、EtherCAT通信接口單元、伺服電機(jī)編碼器接口、電路保護(hù)單元和散熱風(fēng)扇單元。

所述的第一伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K1至第四伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K4結(jié)構(gòu)完全相同，每個伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡包括第一智能IPM模塊P1、第二智能IPM模塊P2、第一電流采樣單元D1、第二電流采樣單元D2、第一光耦隔離單元U1、第二光耦隔離單元U2；

所述的第一智能IPM模塊P1的輸出端口與第一電流采樣單元D1的輸入端口連接，第一光耦隔離單元U1的輸出端口與第一智能IPM模塊P1的輸入端口連接，所述的第二智能IPM模塊P2的輸出端口與第二電流采樣單元D2的輸入端口連接，第二光耦隔離單元U2的輸出端口與第二智能IPM模塊P2的輸入端口連接；

所述FPGA核心單元與每個伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡的第一電流采樣單元D1的輸出端口、第二電流采樣單元D2的輸出端口、第一光耦隔離單元U1的輸入端口、第二光耦隔離單元U2的輸入端口連接；FPGA核心單元與EtherCAT通信接口單元、伺服電機(jī)編碼器接口和電路保護(hù)單元均為并行連接，交流市電輸入整流濾波單元與每個伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡的第一智能IPM模塊P1、第二智能IPM模塊P2的輸入端連接，所述的交流市電輸入整流濾波電路模塊的輸出端與輔助電源板卡的輸入端連接，輔助電源板卡給所有模塊供電；交流市電輸入整流濾波電路模塊、FPGA核心單元、輔助電源板卡、第一伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K1至第四伺服電機(jī)功率驅(qū)動板卡K4、EtherCAT通信接口單元、伺服電機(jī)編碼器接口、電路保護(hù)單元和散熱風(fēng)扇單元均為板卡結(jié)構(gòu)通過接插件連接在機(jī)器人伺服控制器母板上。