從二十世紀(jì)七十年代起至今，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量已經(jīng)比較龐大，在機(jī)器人的某些技術(shù)方面也達(dá)到了世界先進(jìn)水平，但總體來(lái)說(shuō)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)仍領(lǐng)先我國(guó)很多年。究其原因不難發(fā)現(xiàn)：我國(guó)研究工業(yè)機(jī)器人采取的方法主要是首先引進(jìn)外國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，然后再對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)，這就造成了我國(guó)自身創(chuàng)新技術(shù)比較少，嚴(yán)重制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。
為打破國(guó)外對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)壟斷，我們必須自力更生，掌握高性能工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，并在原來(lái)的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新。由于工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的執(zhí)行器為電機(jī)，所以獲得電機(jī)的良好控制效果是非常重要的，要想獲得優(yōu)良的電機(jī)控制性能，就需要高性能的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此研制高性能的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。
交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件是軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所以本文的主要任務(wù)是根據(jù)工業(yè)機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
這里交流伺服電機(jī)中所采用的編碼器為多富士公司生產(chǎn)的17位絕對(duì)式編碼器，一般的做法是采用生產(chǎn)廠商提供的專用芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，但該做法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是專用芯片的成本十分昂貴。
電感與光耦可以起到濾波和防浪涌的功能，由于該絕對(duì)式編碼器輸出的是差動(dòng)信號(hào)，所以需要通過(guò)芯片將絕對(duì)式編碼器的差動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為DSP可以識(shí)別的串口信號(hào)，即TTL信號(hào)，此外該芯片的供電電壓為直流5V，所以該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)該提供5V的直流電源，由于該工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了利用一個(gè)DSP來(lái)控制兩個(gè)永磁同步電機(jī)的想法，好處是降低成本，充分發(fā)揮了編碼器的運(yùn)算速度快及外設(shè)資源豐富的特點(diǎn)，所以兩個(gè)電機(jī)的編碼器信號(hào)分別通過(guò)串口SCIA和SCIB輸入到同一個(gè)DSP中。工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
由于外部的輸入信號(hào)例如參數(shù)設(shè)置按鈕等輸入信號(hào)需要將其采集到DSP中，但只有3.3V的TTL電平才能被DSP所識(shí)別，所以需要一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)化電路，該電路中采用了雙向光耦，很好的起到了隔離保護(hù)的作用，一旦由于電壓過(guò)大等意外，只需要更換光耦即可，防止DSP的接口也被燒壞。
智能功率模塊簡(jiǎn)稱IPM模塊，是一種將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變器，是本系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，輸出范圍廣，該模塊還具有短路保護(hù)及欠壓保護(hù)功能，當(dāng)檢測(cè)到欠壓或短路時(shí)，該模塊停止工作的同時(shí)，還通過(guò)FO引腳發(fā)出故障信號(hào)給DSP，DSP立即停止發(fā)送PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。
工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)