HIT-DLRII靈巧手單手指的驅(qū)動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、機器人靈巧手的驅(qū)動與控制是機器人靈巧手研究的主要方向之一，它是提高其智能化水平和作業(yè)水平的重要因素。本文研究的HIT/DLRII靈巧手手指驅(qū)動與控制系統(tǒng)對HIT/DLRII靈巧手的整體性能的提高有著重要的意義。
　　本課題是在哈工大機器人研究所與德宇航中心聯(lián)合研制的HIT/DLR靈巧手的基礎(chǔ)上進行全面的改進，根據(jù)靈巧手對手指底層驅(qū)動控制系統(tǒng)提出的具體要求，設(shè)計了基于FPGA的HIT/DLRII靈巧手手指驅(qū)動控制系統(tǒng)。
　　本

2、文首先總體介紹了HIT/DLRII靈巧手手指系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能，主要包括基于模塊化設(shè)計的機械本體，采集手指位置、力矩信號的傳感器系統(tǒng)以及基于FPGA和DSP的電氣驅(qū)動系統(tǒng)。
　　在硬件電路方面，詳細闡述了基關(guān)節(jié)單元的電氣系統(tǒng)。設(shè)計了一種基于FPGA的直流無刷電機驅(qū)動電路。本著響應(yīng)快，功耗低的原則，通過對簡化模型的計算選取了合適的電路參數(shù)，并通過仿真和實驗驗證了該驅(qū)動電路的可行性。同時，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸量的不同要求，分別設(shè)計

3、并實現(xiàn)了基關(guān)節(jié)單元與上位機之間、基關(guān)節(jié)單元與指節(jié)單元之間的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在傳感器系統(tǒng)方面，位置傳感器采用集成化的霍爾芯片，使電路更加簡化和緊湊。
　　在FPGA的可編程控制功能的實現(xiàn)中，完成了基關(guān)節(jié)單元電機驅(qū)動控制系統(tǒng)SOPC模塊化設(shè)計。采用Nios軟核處理器為核心、結(jié)合其它功能模塊,通過軟核處理器完成軟件控制算法,設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單靈活、高性能的直流無刷電機控制系統(tǒng)。
　　最后，完成了基關(guān)節(jié)位置閉環(huán)控制實驗。采用PD位置控制算