基于DSP仿人機器人關(guān)節控制器設計
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仿人機器人具有可移動(dòng)性，具有很多的自由度，包括雙臂、頸部、腰部、雙腿等，可以完成更復雜的任務(wù)，這些關(guān)節要連接在一起，進(jìn)行統一的協(xié)調控制，就對控制系統的可靠性、實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，以往采用的集中控制系統，控制功能高度集中。局部的故障就可能造成系統的整體失效，降低了系統的可靠性和穩定性，因此考慮采用分布式的控制系統來(lái)實(shí)現系統的控制功能。
考慮到機械臂控制系統控制算法的計算量以及多軸協(xié)調控制等問(wèn)題，采用基于RS 485總線(xiàn)的分布式控制的體系結構，見(jiàn)圖1所示。運動(dòng)規劃算法由主計算機來(lái)實(shí)現，同時(shí)主計算機還將通過(guò)RS 485總線(xiàn)與各關(guān)節控制器通信，負責各關(guān)節控制器的協(xié)調工作。每個(gè)關(guān)節控制器和一臺電機、驅動(dòng)器、檢測反饋裝置等構成一個(gè)位置伺服系統，負責機械臂某一個(gè)關(guān)節變量的具體控制任務(wù)。
1 仿人機器人分布式控制器的硬件設計
1．1 關(guān)節控制器硬件電路設計
該設計選用TI公司的2000系列DSPTMS320F240作為控制單元。其時(shí)鐘頻率可達20 MHz，具有高速的處理能力，片內資源豐富，特別是它特有的內置事件管理器模塊，使其在電機控制領(lǐng)域具有非常廣泛的應用。該芯片本身尺寸很小，需要外擴的資源不多，節省了電路板的空間。關(guān)節控制器硬件電路原理圖框圖如圖2所示。
1．2 電機驅動(dòng)器的接口電路
驅動(dòng)器的控制模式可以分為兩種：速度控制模式和位置控制模式(通常用電位器作為電機的位置傳感器)。這里采用它的速度控制模式，輸入的指令信號是0～10 V的模擬量。因此需要用D／A轉換電路，把DSP輸出的數字量給定轉變?yōu)槟M信號，電路圖如圖3所示。DAC7621為12 b并行輸入的D／A轉換器，它內置參考源，輸出范圍：0～4．095 V。它的12位輸入接DSP數據總線(xiàn)中的D0到D11。它的片選輸入管腳可以接DSP的I／O控制線(xiàn)／IS。為了得到0～10 V的模擬信號，還要利用LM358中的一片運算放大器構成的同相比例放大電路，把0～4．095 V的信號放大2．5倍。
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