一種危險品處理機器人機械手控制系統(tǒng)設(shè)計方案

　?。?）IO 口：DSP 的數(shù)字I/O 口模塊具有控制專用I/O 和復(fù)用引腳的功能，可以輸出輸入高低電平信號，根據(jù)其功能將其設(shè)計成開關(guān)量輸出，輸入，并用其控制繼電器，作為控的開關(guān)。開關(guān)量輸入只要用電阻分壓即可，開關(guān)量輸出使用光耦隔離，本設(shè)計用的光耦PC817，比較適合DSP 使用。當(dāng)DSP 輸出高電平時繼電器吸合，CNETA1 和CNETA2 兩腳導(dǎo)通繼電器電路圖見圖2：

圖2 繼電器電路圖

　?。?）QEP 電路：DSP 的每個時間管理器都有一個正交編碼器脈沖（QEP）電路。當(dāng)QEP電路被使能時可以對CAP1/QEP1 和CAP2/QEP2（對于EVA 模塊）引腳上的正交編碼輸入脈沖進行解碼和計數(shù)。正交編碼脈沖電路可用于連接光電編碼器以獲得旋轉(zhuǎn)機械的位置和速率。伺服電機控制器需要使用QEP 電路，由于一個伺服電機控制器需要控制4 臺伺服電機，所以碼盤信號使用74153 芯片選擇輸入，同時碼盤的每路信號都有正負兩根線通過運放放大后再到74153 選擇后輸入DSP，碼盤選擇電路見圖3：

圖3 碼盤選擇電路

　　其中W/R#/IOPC0 為使能信號，XINT1/IOPA2 和XINT2/ADCSOC/IOPDO 構(gòu)成選擇信號，74153 通過選擇信號的選擇碼選擇一對信號從7 腳和9 腳輸出給DSP。其他硬件電路設(shè)計包括電源、串口、CAN 總線和DSP 外圍接線等都是典型的設(shè)計。

　　4、軟件設(shè)計

　　機械手控制的三塊控制器之間的DSP 通過CAN 總線進行通信?？傮w設(shè)計思想是使用一塊DSP 作為總控制器通過RS232 總線接收遙控端的指令，并通過CAN 總線將相應(yīng)的指令發(fā)送給液壓、伺服控制器中的DSP，從而實現(xiàn)其控制。液壓控制系統(tǒng)用于控制回轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)以及大臂、小臂的升降。該系統(tǒng)通過一塊DSP的CAN 模塊接收總控制器發(fā)出的指令，并根據(jù)接收到的指令產(chǎn)生相應(yīng)的6 路PWM 信號以控制電液比例閥的6 路輸出。其中每兩路控制一個動作的兩個方向，有3 路IO 口控制繼電器的開關(guān)來控制泵，溢流閥，以及電源的開關(guān)，同時將位置傳感器的回饋信號經(jīng)過A/D 采樣返回給DSP，進行的死循環(huán)控制。

　　伺服電機控制系統(tǒng)用于控制伸縮臂的伸縮，手爪的旋轉(zhuǎn)、俯仰以及夾持操作。該控制器通過CAN 總線接收總控制器指令并根據(jù)指令控制兩路獨立的PWM 輸出，通過硬件電路轉(zhuǎn)化成0-5V 輸出，作為加速信號，通過IO 口控制電機的電源以及換向。通過碼盤和轉(zhuǎn)角傳感器的回饋信號經(jīng)過A/D 采樣返回給DSP，從而實現(xiàn)了相應(yīng)的死循環(huán)。

三、結(jié)束語

　　整個機器人車現(xiàn)在已完成，經(jīng)過一個月的安裝調(diào)試，機械手完全符合設(shè)計要求，達到如下技術(shù)指標：

　　最大作業(yè)幅度約2.5m；

　　最大作業(yè)深度：地下1m；

　　最大作業(yè)幅度下夾持提升力≤80kg；

　　最大夾持彈藥直徑160mm；

　　目前國內(nèi)還沒有這種專業(yè)的處理危險品的機器人批量生產(chǎn)，本產(chǎn)品的成功完成為將來的批量生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)，市場潛力巨大。