【導(dǎo)讀】危險(xiǎn)品處理機(jī)器人是用于危險(xiǎn)彈藥夾持、拔出、搬運(yùn)和放置作業(yè)，并可攜帶和放置的裝置。本文從機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式出發(fā)，詳細(xì)介紹了危險(xiǎn)品處理機(jī)器人的作用，著重強(qiáng)調(diào)了控制系統(tǒng)和硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)測(cè)量得出機(jī)械手的和項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
該項(xiàng)目的完成將解決長(zhǎng)期困擾我軍的事故炮彈、戰(zhàn)爭(zhēng)遺留彈等危險(xiǎn)彈藥安全處理問(wèn)題。機(jī)械手是危險(xiǎn)品處理機(jī)器人操作過(guò)程中直接與彈藥接觸的重要部件，主要用于執(zhí)行對(duì)危險(xiǎn)彈藥的夾持、拆除、搬運(yùn)和放置作業(yè)， 機(jī)械手工作的穩(wěn)定性直接決定著彈藥處理的成功率，因此機(jī)械手的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
機(jī)械手的三塊控制器的控制芯片都為2407DSP，雖然三塊控制器實(shí)現(xiàn)的功能不同，但在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)按照DSP管腳的功能，設(shè)計(jì)外圍電路如下：
PWM 管腳：
DSP 的每個(gè)事件管理器都有與比較單元相關(guān)的PWM 電路，能夠產(chǎn)生六路帶可編程死區(qū)和輸出極性的PWM 輸出，但是都是成對(duì)輸出的，對(duì)于本控制器需要的獨(dú)立的輸出，每個(gè)事件管理器只有3 路，一個(gè)DSP 有兩個(gè)事件管理器，可以獨(dú)立的輸出6 路PWM 波。液壓控制器需要6 路PWM 波驅(qū)動(dòng)電業(yè)比例閥，而伺服電機(jī)控制器需要4 路0-5V 的加速器信號(hào)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)電路時(shí)將這兩種電路設(shè)計(jì)在一起，并制成印刷電路板，焊板時(shí)按每板的功能焊接即可，液壓控制器需要輸出PWM 波形，芯片用LM393 做比較器，此時(shí)電阻R19 和電容C71 不焊即可，但要有R21上拉電阻，R17 和R18 將2 腳電壓分在1.7V 左右比較合適。伺服控制器需要輸出0-5V 電壓芯片用LM2904 做運(yùn)放用，焊電阻R19 和電容C17不用MOS 管、R21 和外接電源，也不用焊R17，直接將DSP 輸出0-3.3V 電壓放大到0-5V 輸出。PWM/電壓輸出電路圖見(jiàn)圖1：
圖1 PWM/電壓輸出電路
IO 口：DSP 的數(shù)字I/O 口模塊具有控制專(zhuān)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(pán)信號(hào)使用74153 芯片選擇輸入，同時(shí)碼盤(pán)的每路信號(hào)都有正負(fù)兩根線(xiàn)通過(guò)運(yùn)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(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(xiàn)和DSP 外圍接線(xiàn)等都是典型的設(shè)計(jì)。相關(guān)閱讀：
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