平面机械臂关节步进电机的微步和分布式控制研究

摘要

该文利用绕组电流检测的办法设计了一个步进电机微步驱动模块,在对输出扭距要求不高的情况下可以用来取代减速器.在对平面机械臂的关节步进电机进行控制时,传统上有2种结构:一是PC直接控制,一是PC+DSP运动控制器.这2种控制模式都属于集中控制,不利于空间上分散的系统.然而装配和包装作业都是在流水线上进行的,这种集中控制方式有很大的局限性.该文引入现场总线的概念,把平面机械臂的关节步进电机看作是分布式电机网络中的节点,利用CAN总线数据帧比较短,传输较快的特点设计了一个分布式步进电机控制系统,对平面机械臂进行控制.该文从一个典型的运动规划任务--直线插补出发,分析了关节臂运动控制信息在这个小型网络中的传递情况,并提出了2种控制模式:基于步进脉冲的单位运动信息法和基于插补周期的单位插补信息法.结合CAN总线的数据帧格式和总线传输速度,该文对这2种控制模式进行了深入的分析,并在实验室的多功能双臂机器人的左臂--步进电机驱动的2关节平面机械臂上进行了实验,以检验理论分析得出的结果.