Med den kontinuerlige økningen av lønnskostnader, er det en viktig retning for moderne robotforskning å bruke roboter i stedet for arbeidskraft for å gjøre noe repeterende høyintensitetsarbeid. Håndteringsroboten trenger å koordinere arbeidet med bakhjulsdriften og forhjulsstyringen i navigasjonssporingen. Motordriften til håndteringsrobotten har sine spesielle bruksområder. Den har høye krav til motorens dynamiske ytelse. Den kan nå den angitte posisjonen som er nødvendig for kontroll når som helst og stoppe styreverket i alle vinkler. Dreiemomentområdet for motordriften er stor. Arbeidsmiljøet med høy hastighet, lavt dreiemoment på den ikke-lastede flateveggflaten har også driftsforholdene for fulllastklatring, og krever også høy driftseffektivitet. I henhold til de ovennevnte tekniske kravene, velger dette papiret DC-motoren med moden styringsteknologi og lett til jevn hastighetsregulering som implementering av håndteringsroboten.
1 systemhardware design
1.1 maskinvarestruktur for robotmotorstyring
Hovedkontrolleren bruker STM32F107 av Cortex-M3 kjernen. Det er 8 timere inne i kontrolleren, blant annet TIM1_CH1 og TIM8_CH1 er avanserte kontrolltidspinner, og TIM1_CH1 brukes til tellering av motorgiver. TLM8_CH1 brukes til styringskontrollens referansetid. TIM2CH1, TIM3CH1, TIM4_CH1 og TIM5_CH1 brukes til å generere PWM på henholdsvis øvre og nedre brovegger på motor- og servo-kjørekretsen.
PA0-porten og PB0-porten som utløser EXIT0-avbrudd, brukes til henholdsvis overstrømsavbrudd på motoren og servoen. PA1-porten og PB1-porten som utløser EXIT1-avbrudd, brukes til grensevern på begge sider av servoen. Motordrevet krets adopterer bootstrap booster chip IR2103 og MOSFET 75N75. Fasestrømsoppkjøpet av bakhjulsmotoren og servoen omdannes til spenning med constantan-ledningen og sendes til A / D-samplingsstiftet til STM32F107 gjennom forsterkning og filtrering. ADC12_IN1 implementerer overstrømsbeskyttelse. Gjennom vertskaps seriell kommunikasjon eller STM32F107 intern programhastighetsreferanse, kontroller motorens frem- og bakover, hastighet og styring. Blokkdiagram over maskinvarestrukturen til håndteringsrobotmotoren.
1.2 Modulvalg og design
1.2.1 Kraftdrevet design
Motorens strømforsyning leveres av et 24V batteri med en nominell effekt på 240W, som er realisert av fire 75N75 brokretser. 75N75 er et MOSFET-kraftrør med en maksimal motstandsspenning på 75V, en maksimal strømstyrke på 75A, og en motordrevet krets.
Q1, Q4, Q2 og Q3 danner to broer, som styrer motoren forover og bakover. Når MOS-transistoren på høyden er slått på, er kildespenningen og dreneringsspenningen de samme og er lik strømforsyningen VCC. Derfor, for å oppnå normal kjøring av MOS transistoren, er gate spenningen større enn VCC, som krever en spesiell boosting chip IR2103. . PWM-signalet som genereres av kontrolleren, blir lagt inn i HIN-pin, og EN1 og EN2 på regulatorens I / O-portutgang brukes som aktiveringssignaler. Utgangsterminalen HO kan oppnå en høyere spenning enn VCC, og den høyere spenningsverdien er nøyaktig spenningen som er ladet over kondensatoren. Dioden øker ledningshastigheten, noe som gjør motstanden til 75N75 mindre og reduserer tapet av koblingsrøret. Samtidig har de to utgangsporten HO og LO på IR2103 en interlock-funksjon for å forhindre kortslutning forårsaket av rett gjennom motorens øvre og nedre armer på grunn av programvare eller maskinvarefeil.
1.2.2 Overstrømbeskyttelsesdesign
Installasjonen av overstrømsvern i motorstyringssystemet har to betydninger: det ene er å forhindre at motoren blir overbelastet eller blokkert under normal drift av motoren, slik at strømmen av armaturlindningen er for stor til å skade motoren eller til og med årsaken en brann; Når skulderbevegelsen er startet, er strømmen svært stor, og det er ofte umulig å starte direkte. Det er nødvendig å vente på eksitasjonsviklingen for å gradvis etablere et magnetfelt og deretter operere normalt, og det er ønskelig at motoren er skulderflyttet så fort som mulig. Med overstrømsbeskyttelse er strømmen hakket, slik at motoren kan starte trygt og raskt. Skjematisk overstrømsvern er vist i figur 3.
Fasestrømmen til motoren omdannes til et spenningssignal Vtext av konstant-ledningen, og den analoge mengde AD1 forsterket av operasjonsforsterkeren blir sendt til regulator A / D-konverteringsmodulen og den digitale mengde EVA etter sammenligning av spenningskomparatoren sendes til kontrolleren. Ekstern avbruddshavn.
