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行业新闻

内镶型新式电机的多功效带动扼制体系构建

2018-12-11

  检测模块基于应变反馈的曲率检测模块由电桥电路、放大电路和滤波电路组成。以平面弯曲ESMAA曲率传感为例,两根相同半径的SMA丝平行弹性棒轴线嵌入,平面弯曲内嵌式SMA电机丝与棒的半径分别为rs与Rr。其中,w1为回复丝,与棒轴线重合,记忆为U形。w2为恢复丝,偏心矩为d1,记忆为直线态。电机运行方向是确定的,可按图示方法配置两片应变片G1和G2。当电机运行时,G1受压,而G2受拉,因G1和G2对称粘贴,故二者电阻变化量相等,极性相反,由1/2电桥得到输出电压,经放大滤波后送入DSP,通过软件处理输出一定占空比的PWM波。

  初始化工作包括:初始化时钟寄存器,与通用定时器相关的寄存器,A/D转换模块,串口通信模块,以及关闭看门狗等。主程序流程图中断事件包括:通过定时器T2中断采集应变片信息及实现控制算法;通过T1和T3中断产生PWM输出,产生对ESMAA加热电流进行控制的脉冲;通过外部中断实现键盘输入,便于人机交换,完成各ESMAA单元电机的启停及占空比增减等功能。机械手位置传感器的电压输入通过放大、滤波后接入F2407片内A/D转换通道。在T2中断发生后,A/D转换模块分别采集拟人手各指节的位置信息,采用分段多模式PI控制算法调整输出加热脉冲占空比。

  TMS320F2407芯片工作时,在定时器连续增计数模式下,使能定时器的比较操作,通过设置定时器周期中断,定时周期寄存器就可以产生连续的周期信号,再通过改变定时比较寄存器的值控制脉宽,即可产生任意调制的PWM波形。通过定时器T1与T3的周期中断,产生6路PWM波形。在定时器周期中断服务子程序内,改变比较寄存器的值,从而改变PWM波形的占空比。在相关硬件配置条件下,初始化DSP的CPUCLK为10MHz,将定时器T1的周期寄存器T1PR设置为F000h,定时器T3的周期寄存器T3PR设置为F024h.T1产生的PWM信号的频率等于40kHz,T3产生的PWM信号的频率接近40kHz,使得在定时器T1和T3产生的PWM频率在满足设计要求前提下,不会同时产生中断,导致冲突。

  由于定时器T1周期中断和定时器T3周期中断共用了内核的INT2第3级中断。因此,在INT3中断服务子程序中,先根据中断向量偏移地址来判断究竟是定时器T1/T3哪一个产生了中断(即确定定时器中断号),再转入相应的子程序。并且,须编写中断保护和恢复代码,在进入ISR时,要对这些寄存器变量进行堆栈保护;在ISR完成时,要对这些寄存器变量进行堆栈恢复。

  实验结果为单指节的分段多模式PI阶跃响应结果。参数为:误差阈值=2m-1,比例系数KP=0.05,积分系数KI=0.006,目标曲率为18m-1,Umax为0.8,采样周期T=15.4ms.超调量<2.0%,稳态误差小于0.5m-1。曲率误差大于时,输出加热电流占空比,电机快速达到设定曲率,上升时间为0.55s.

  阶跃响应实验机械手由六台单元样机构成,考虑到系统对响应速度、稳定性、定位精度有较高要求,经操作与轨迹规划后,对六指节同时控制,实现机械手协调运行与定位。试验表明,机械手(限于篇幅,拟人手形图略)基本能够按照预期轨迹运动,但由于模型构建与制作工艺上存在误差,表现出指尖到位或超过预定位置,且不能严格各指节在同一时刻到达预定位置等等,尚须通过进一步的理论与实验研究加以改进。

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