[發明專利]一種柔性機械臂的多路直流電機控制系統

有效

• 申請號: 202010520537.6
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111682803B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 佃松宜;楊家勇;劉一濤;鑒慶之;李勇;任江濤;李勝川;劉佳鑫;韋德福
• 申請（專利權）人: 四川大學;國網山東省電力公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02P5/68
• 分類號: H02P5/68
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郭萍

1.一種柔性機械臂的多路直流電機控制系統，其特征在于，包括柔性機械臂控制模塊以及與柔性機械臂控制模塊通信連接的至少一個電機驅動器，每個電機驅動器同時連接多個直流電機；

所述柔性機械臂控制模塊，用于根據接收的柔性機械臂控制任務，生成包含對應電機期望位置和速度信息的控制指令；

所述電機驅動器，用于接收所述柔性機械臂控制模塊生成的控制指令及采集包含位置和速度信息的電機運行狀態信息，產生用于驅動電機運轉的PWM脈沖信號并對直流電機進行伺服控制，同時將包含位置和速度信息的電機運行狀態信息反饋至所述柔性機械臂控制模塊；所述電機驅動器具體包括：主控單元、分別與所述主控單元連接的存儲器、電源單元、收發器和多個直流電機驅動電路，所述直流電機驅動電路與對應直流電機連接；

所述電源單元包括降壓控制器U1及外圍保護電路，所述降壓控制器U1采用MP9942降壓控制器，U1的輸入端與外部電壓輸入端連接，其供電端分別向主控單元、存儲器、收發器、直流電機驅動電路供電；所述降壓控制器U1的2腳作為輸入端，連接外部電源輸入端PWRIN，同時外部電源輸入端PWRIN經過瞬態抑制二極管D1連接MOS管U2、再經電容C17接降壓控制器U1的7腳，降壓控制器U1的2腳還經過電阻R3連接MOS管U2的柵極，所述MOS管U2的源極和漏極接地，所述降壓控制器U1的7腳經過電阻R9連接降壓控制器U1的1腳，所述降壓控制器U1的3腳經串聯電感L1和電阻R2后分為兩路，一路作為DC供電端，另一路經過電阻R7和LEDD2接地；

所述主控單元用于控制四個直流電機，其包括單片機U3，所述單片機U3采用單片機STM32F405RGT6；所述單片機U3的14腳、15腳分別接電阻R12和電阻R20后連接第一電機編碼器信號采集接口M1_A和M1_B，所述單片機U3的58腳、59腳分別接電阻R33和電阻R34后作為第二電機編碼器信號采集接口M2_A和M2_B，所述單片機U3的21腳、55腳分別接電阻R22和電阻R30后作為第三電機編碼器信號采集接口M3_A和輸出端M3_B，所述單片機U3的22腳、23腳分別接電阻R14和電阻R16后作為第四電機編碼器信號采集接口M4_A和M4_B，所述編碼器信號采集接口M1_A、M1_B、M2_A、M2_B、M3_A、M3_B、M4_A和M4_B分別接入相應的電機插座，用于采集相應直流電機編碼器反饋的直流電機位置、速度信息；所述單片機U3的41腳、42腳分別作為第一直流電機驅動電路的PWM脈沖信號輸入TIM1_CH1和TIM1_CH2，所述單片機U3的43腳、44腳分別作為第二直流電機驅動電路的PWM脈沖信號輸入TIM1_CH3和TIM1_CH4，所述單片機U3的37腳、38腳分別作為第三直流電機驅動電路的PWM脈沖信號輸入TIM8_CH1和TIM8_CH2，所述單片機U3的39腳、40腳分別作為第四直流電機驅動電路的PWM脈沖信號輸入TIM8_CH3和TIM8_CH4；所述單片機U3的45腳、61腳分別接電阻R29和電阻R35后作為收發器的信號發送端CAN1_TX和信號接收端CAN1_RX；所述單片機U3的29腳、30腳分別接電阻R36和電阻R37后作為與存儲器連接的數據接口I2C2_SDA和控制接口I2C2_SCL；所述單片機U3的13、48、64、32、19腳均連接DC供電端。

2.如權利要求1所述的柔性機械臂的多路直流電機控制系統，其特征在于，所述柔性機械臂控制模塊通過CAN總線與至少一個電機驅動器通信連接。

3.如權利要求1所述的柔性機械臂的多路直流電機控制系統，其特征在于，所述外圍保護電路包括電容C6和電阻R6形成的第一RC電路，電容C16和電阻R10形成的第二RC電路，電容C15和電阻R8形成的第三RC電路，電容C7-C10并聯形成的第一電容組以及電容C11-C14并聯形成的第二電容組；第一RC電路一端經電阻R5接降壓控制器U1的8腳，另一端接電感L1與電阻R2之間連接電路；第二RC電路一端接降壓控制器U1的6腳、同時經電阻R4接降壓控制器U1的2腳，另一端接地；第三RC電路一端接MOS管U2的柵極，另一端接地；第一電容組一端接降壓控制器U1的2腳，另一端接地；第二電容組一端接電感L1與電阻R2之間連接電路，另一端接地。