一種危險品處理機器人機械手控制系統設計方案

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

圖2 繼電器電路圖

　?。?）QEP 電路：DSP 的每個(gè)時(shí)間管理器都有一個(gè)正交編碼器脈沖（QEP）電路。當QEP電路被使能時(shí)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(jìn)行解碼和計數。正交編碼脈沖電路可用于連接光電編碼器以獲得旋轉機械的位置和速率。伺服電機控制器需要使用QEP 電路，由于一個(gè)伺服電機控制器需要控制4 臺伺服電機，所以碼盤(pán)信號使用74153 芯片選擇輸入，同時(shí)碼盤(pán)的每路信號都有正負兩根線(xiàn)通過(guò)運放放大后再到74153 選擇后輸入DSP，碼盤(pán)選擇電路見(jiàn)圖3：

圖3 碼盤(pán)選擇電路

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

　　4、軟件設計

　　機械手控制的三塊控制器之間的DSP 通過(guò)CAN 總線(xiàn)進(jìn)行通信?？傮w設計思想是使用一塊DSP 作為總控制器通過(guò)RS232 總線(xiàn)接收遙控端的指令，并通過(guò)CAN 總線(xiàn)將相應的指令發(fā)送給液壓、伺服控制器中的DSP，從而實(shí)現其控制。液壓控制系統用于控制回轉平臺的旋轉以及大臂、小臂的升降。該系統通過(guò)一塊DSP的CAN 模塊接收總控制器發(fā)出的指令，并根據接收到的指令產(chǎn)生相應的6 路PWM 信號以控制電液比例閥的6 路輸出。其中每?jì)陕房刂埔粋€(gè)動(dòng)作的兩個(gè)方向，有3 路IO 口控制繼電器的開(kāi)關(guān)來(lái)控制泵，溢流閥，以及電源的開(kāi)關(guān)，同時(shí)將位置傳感器的回饋信號經(jīng)過(guò)A/D 采樣返回給DSP，進(jìn)行的死循環(huán)控制。

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

三、結束語(yǔ)

　　整個(gè)機器人車(chē)現在已完成，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的安裝調試，機械手完全符合設計要求，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；

　　目前國內還沒(méi)有這種專(zhuān)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(lái)的批量生產(chǎn)奠定了堅實(shí)的基礎，市場(chǎng)潛力巨大。