助力行走機(jī)器人伺服系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，各種各樣的機(jī)器人被研制出來(lái)，廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，助力機(jī)器人作為其中的一個(gè)發(fā)展方向，越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。本文將對(duì)增強(qiáng)人體下肢能力的助力行走機(jī)器人的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。 針對(duì)助力行走機(jī)器人的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了由直流電機(jī)和諧波減速器組合提供輔助力矩的方案，根據(jù)控制要求，采用基于高性能數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)設(shè)計(jì)的全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)控制，采用基于CAN總線的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)

2、調(diào)控制。 首先，本文設(shè)計(jì)了助力行走機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并在研究其控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究和設(shè)計(jì)了基于CAN總線的機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。然后，對(duì)全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)和TMS320F2812進(jìn)行論述，設(shè)計(jì)了基于該芯片的關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)，介紹了事件管理器和CAN總線模塊在此電機(jī)控制和通信中的應(yīng)用，并對(duì)功率驅(qū)動(dòng)模塊中所采用的橋式逆變器、電流采樣部分進(jìn)行了介紹。 在電機(jī)伺服控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有位置和速度反饋的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中

3、采用了帶有抗積分飽和校正的PID控制器；并利用Matlab中的Simulink仿真工具對(duì)整個(gè)非線性控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，整定了PID控制參數(shù)。 隨后，本文對(duì)助力行走機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出了控制程序的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了主程序、主中斷服務(wù)程序和重要的功能子程序；同時(shí)也介紹了PID控制算法在DSP上的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。 最后，在控制系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)并給出了波形圖，結(jié)果表明，本文研究的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)速度和位置控制，