[發(fā)明專利]面向軌道清理的空間仿生柔性操控臂驅動系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910048978.8
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109850189B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 敬忠良;賈鶴;潘漢;喬凌峰;陳務軍;楊天洋;劉物己;楊永勝
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

1.一種面向軌道清理的空間仿生柔性操控臂驅動系統(tǒng)，其特征在于，包括:

通信控制模塊：通過PC上位機與MCU下位機進行通信控制，模擬空間在軌服務的柔性臂通信；

電流驅動模塊：采用MOS管進行電路開關控制，通過電平轉換和SMA驅動電路，以設定時間內(nèi)對柔性臂進行電流驅動；

電源模塊：使用直流穩(wěn)壓電源供電，使SMA驅動電路穩(wěn)定；

所述通信控制模塊包括PC上位機、MCU下位機，所述通信控制采用串口通信；

PC上位機通過串口通信將控制信號傳輸給MCU下位機，MCU下位機接收控制信號后，將控制信號發(fā)送至電流驅動模塊進行電平轉換；

所述電流驅動模塊包括電平轉換模塊、SMA驅動模塊；

電平轉換模塊接收控制信號，通過電平轉換將控制信號轉變?yōu)楦唠娖叫盘枺龈唠娖叫盘査瓦_至MOS管，使得MOS管導通；

MOS管導通使得SMA驅動模塊中SMA驅動電路構成回路，PC上位機控制通電時間和通電的SMA驅動電路，對柔性臂進行姿態(tài)控制；

控制信號傳輸方向為PC上位機至MCU下位機，再至IO口電平，再至電平轉換芯片，再至MOS管開關，再至SMA,以此傳輸完成從上層到驅動機構下層的控制信號傳遞；

MCU下位機內(nèi)部包括以下方面：

a)嵌入式Flash存儲器和RAM存儲器：內(nèi)置多達512KB的嵌入式Flash，用于存儲程序和數(shù)據(jù)；多達64KB的嵌入式SRAM以CPU的時鐘速度進行讀寫，不待等待狀態(tài)；

b)外部中斷/事件控制器EXTI：外部中斷/事件控制器由用于產(chǎn)生中斷/事件請求的邊沿探測器線組成；每條線被單獨配置用于選擇觸發(fā)事件或者被單獨屏蔽；有一個掛起寄存器來維護中斷請求的狀態(tài)；當外部線上出現(xiàn)長度超過內(nèi)部APB2時鐘周期的脈沖時，EXTI能夠探測到；多達112個GPIO連接到16個外部中斷線；

c)時鐘和啟動：在啟動的時候還是要進行系統(tǒng)時鐘選擇，但復位的時候內(nèi)部8MHz的晶振被選用作CPU時鐘；選擇一個外部的4-16MHz的時鐘，并且會被監(jiān)視來判定是否成功；在這期間，控制器被禁止并且軟件中斷管理也隨后被禁止；同時，如果有需要，PLL時鐘的中斷管理完全可用；

d)Boot模式：在啟動的時候，Boot引腳被用來在3種Boot選項種選擇一種：從用戶Flash導入，從系統(tǒng)存儲器導入，從SRAM導入；Boot導入程序位于系統(tǒng)存儲器，用于通過USART1重新對Flash存儲器編程；

e)電源供電方案：VDD，電壓范圍為2.0V-3.6V，外部電源通過VDD引腳提供，用于I/O和內(nèi)部調(diào)壓器；VSSA和VDDA，電壓范圍為2.0-3.6V，外部模擬電壓輸入，用于ADC，復位模塊，RC和PLL，在VDD范圍之內(nèi)，ADC被限制在2.4V，VSSA和VDDA必須相應連接到VSS和VDD；VBAT，電壓范圍為1.8-3.6V，當VDD無效時為RTC，外部32KHz晶振和備份寄存器供電，通過電源切換實現(xiàn)；

f)電源管理：設備有一個完整的上電復位POR和掉電復位PDR電路；這條電路一直有效，用于確保從2V啟動或者掉到2V的時候進行一些必要的操作；當VDD低于一個特定的下限VPOR/PDR時，不需要外部復位電路，設備保持在復位模式；設備特有一個嵌入的可編程電壓探測器PVD，PVD用于檢測VDD，并且和VPVD限值比較，當VDD低于VPVD或者VDD大于VPVD時會產(chǎn)生一個中斷；中斷服務程序產(chǎn)生一個警告信息或者將MCU置為一個安全狀態(tài)；PVD由軟件使能；

g)電壓調(diào)節(jié)：調(diào)壓器有3種運行模式：主MR，低功耗LPR和掉電；MR用在調(diào)節(jié)模式，LPR用在停止模式，掉電用在待機模式：調(diào)壓器輸出為高阻，核心電路掉電，包括零消耗，寄存器和SRAM的內(nèi)容不會丟失。

2.根據(jù)權利要求1所述的面向軌道清理的空間仿生柔性操控臂驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述PC上位機調(diào)用通信代碼，匹配對應的串口通信接口，發(fā)送控制信號至MCU下位機；

所述MCU下位機循環(huán)等待上位機發(fā)送的控制信息，接收控制信息后，則采用緩存區(qū)對控制信息進行解析，得到控制編號，通過控制編號控制對應的SMA驅動電路。

3.根據(jù)權利要求1所述的面向軌道清理的空間仿生柔性操控臂驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述通電時間設置為一次請求接收控制信息的時間，通電時間周期為10s。