报废汽车拆卸机器人工作头的电动机控制技术研究

摘要

近年来我国汽车工业迅速发展，汽车保有量不断上升，需要拆解的报废汽车数量也随着汽车更新速度的加快不断增加。作好报废汽车回收、拆解和循环再利用工作，对保护环境、节约能源具有重要的意义。然而，我国报废汽车的拆解工作才刚刚起步，存在拆解工具落后、拆解手段原始、回收率低下等问题。因此，有必要在报废汽车处理过程中使用一些辅助工具或设备来提高报废汽车的处理效率、减轻工人劳动强度、提高有价值件回收率。鉴于此，在研究国内外报废汽车拆解现状的基础上，本课题提出了针对机器人工作头的电动机控制研究，该工作头可以作为机器人的末端执行器，实现报废拆卸的自动化。
　　 报废汽车拆卸机器人工作头的电动机控制技术研究主要从四个方面展开：以螺母作为拆卸对象，简要分析了螺母拆卸的工艺流程，指出了在螺母拆卸过程中可能会遇到的问题，在此基础上提出了自动拆卸螺母工作头的所要实现的功能，主要为螺母的旋松和系统的过载保护，同时，介绍了工作头的工作原理及其结构；通过对各种控制芯片的比较，控制系统采用TMS320F2812DSP为核心，根据直流无刷电动机的特性，对直流无刷电动机的换相控制、转速控制和转向控制原理和方法分别做了研究，设计了控制系统的硬件电路，包括有功率驱动电路、电流检测电路、A/D转换电路和光电隔离电路等；利用DSP的SCI模块，在VC++环境下，建立了DSP与PC之间的串行通信，实现了电机系统参数的在线调试，解决了DSP人机界面不友好，对于关键信息难以分析处理的问题；完成硬件电路的设计后，在CCS集成开发环境下，对DSP进行软件编程，将DSP的各个模块进行软件初始化设置，实现工作头的运动控制功能，包括传感器信号的采集与转换，电动机换相控制、转速控制和转向控制，以及DSP与PC间的数据通信。系统的研制成功，大大提高了报废汽车的拆解效率，为实现我国报废汽车拆解的自动化作出了积极的贡献。