一種危險(xiǎn)品處理機(jī)器人機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　（2）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(hào)，根據(jù)其功能將其設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)用的光耦PC817，比較適合DSP 使用。當(dāng)DSP 輸出高電平時(shí)繼電器吸合，CNETA1 和CNETA2 兩腳導(dǎo)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(dāng)QEP電路被使能時(shí)可以對(duì)CAP1/QEP1 和CAP2/QEP2（對(duì)于EVA 模塊）引腳上的正交編碼輸入脈沖進(jìn)行解碼和計(jì)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(jī)械的位置和速率。伺服電機(jī)控制器需要使用QEP 電路，由于一個(gè)伺服電機(jī)控制器需要控制4 臺(tái)伺服電機(jī)，所以碼盤信號(hào)使用74153 芯片選擇輸入，同時(shí)碼盤的每路信號(hào)都有正負(fù)兩根線通過(guò)運(yùn)放放大后再到74153 選擇后輸入DSP，碼盤選擇電路見(jiàn)圖3：

圖3 碼盤選擇電路

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

　　4、軟件設(shè)計(jì)

　　機(jī)械手控制的三塊控制器之間的DSP 通過(guò)CAN 總線進(jìn)行通信?？傮w設(shè)計(jì)思想是使用一塊DSP 作為總控制器通過(guò)RS232 總線接收遙控端的指令，并通過(guò)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(shí)現(xiàn)其控制。液壓控制系統(tǒng)用于控制回轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)以及大臂、小臂的升降。該系統(tǒng)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(jù)接收到的指令產(chǎn)生相應(yīng)的6 路PWM 信號(hào)以控制電液比例閥的6 路輸出。其中每?jī)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(hào)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(jī)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(guò)CAN 總線接收總控制器指令并根據(jù)指令控制兩路獨(dú)立的PWM 輸出，通過(guò)硬件電路轉(zhuǎn)化成0-5V 輸出，作為加速信號(hào)，通過(guò)IO 口控制電機(jī)的電源以及換向。通過(guò)碼盤和轉(zhuǎn)角傳感器的回饋信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D 采樣返回給DSP，從而實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的死循環(huán)。

三、結(jié)束語(yǔ)

　　整個(gè)機(jī)器人車現(xiàn)在已完成，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的安裝調(diào)試，機(jī)械手完全符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)：

　　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(guó)內(nèi)還沒(méi)有這種專業(yè)的處理危險(xiǎn)品的機(jī)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，市場(chǎng)潛力巨大。