[发明专利]一种足式机器人的FOC位置伺服驱动装置及方法

说明书

本发明公开了一种足式机器人的FOC位置伺服驱动装置及方法，所述装置包括：主控制器、三相智能栅极驱动器、第一NMOS开关、第二NMOS开关、直驱电机、磁旋转编码器、线性霍尔效应传感器、半桥门极驱动器、EMI滤波模块和电流感应放大器；其中，主控制器分别与三相智能栅极驱动器和半桥门极驱动器连接；第一NMOS开关分别与三相智能栅极驱动器和直驱电机连接，直驱电机分别与磁旋转编码器和线性霍尔效应传感器连接；第二NMOS开关分别与半桥门极驱动器和EMI滤波模块连接；EMI滤波模块与电流感应放大器连接；磁旋转编码器、线性霍尔效应传感器和电流感应放大器的输出端分别与主控制器连接。本发明将提高能量利用率及系统响应速度，极大地满足足式机器人驱动器的需求。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种足式机器人的FOC位置伺服驱动装置及方法。

背景技术

足式机器人在运动过程中需要不断切换位置姿态，快速地启动和停止运动。因此，当制动器减速时所产生的能量会回转到电源，驱动电路会在减速期间将多余的功率泵回电源，以达到所需的减速扭矩。如果没有消耗掉该电源，总线电压将不可避免地升高，驱动器可能会过电压保护跳闸而断开电源，严重影响设备的正常运行。

针对FOC位置伺服控制的实现，现有的方案是采用霍尔传感器获得转子的实际位置，用转子位置传感器检测出转子角位置。但是，该方法无法获取电机加减速器后负载端的转子位置，无法实现掉电后机械零点位置校正，并且没有设计出吸收能量的电路和母线电流的检测电路，无法实现再生制动。故现有技术也无法满足足式机器人驱动器的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种足式机器人的FOC位置伺服驱动装置及方法，将提高能量利用率及设备运行的安全性，减少软件算法的处理时间，加快系统响应速度，增强足式机器人系统的鲁棒性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种足式机器人的FOC位置伺服驱动装置，所述装置包括：主控制器、三相智能栅极驱动器、第一NMOS开关、第二NMOS开关、直驱电机、磁旋转编码器、线性霍尔效应传感器、半桥门极驱动器、EMI滤波模块和电流感应放大器；其中，

所述主控制器分别与所述三相智能栅极驱动器和所述半桥门极驱动器相连接；所述第一NMOS开关分别与所述三相智能栅极驱动器和所述直驱电机相连接，所述直驱电机分别与所述磁旋转编码器和所述线性霍尔效应传感器相连接；所述第二NMOS开关分别与所述半桥门极驱动器和所述EMI滤波模块相连接；所述EMI滤波模块与所述电流感应放大器相连接；所述磁旋转编码器、所述线性霍尔效应传感器和所述电流感应放大器的输出端分别与所述主控制器相连接。

可选的，所述装置还包括采样电阻；

所述第一NMOS开关的输出端在未与所述采样电阻连接前通过反馈线与所述三相智能栅极驱动器相连接；所述采样电阻的输出端直接接地。

可选的，所述装置还包括制动电阻和分流电阻；

所述EMI滤波模块包括第一EMI滤波器和第二EMI滤波器；所述制动电阻设置在所述第二NMOS开关与所述第一EMI滤波器之间；所述分流电阻的一端连接在所述制动电阻与所述第一EMI滤波器的串联导线上，一端与所述第二EMI滤波器连接后直接接地。

可选的，所述磁旋转编码器用于采集所述直驱电机的旋转角度信息并反馈给所述主控制器；

所述线性霍尔效应传感器用于采集所述直驱电机加入减速器后的负载端的转子位置信息并反馈给所述主控制器；

所述主控制器基于所述旋转角度信息和所述转子位置信息对机械零点进行校正，并判断所述直驱电机是否制动减速；

基于所述直驱电机处于制动减速状态，通过所述制动电阻吸收能量，并通过所述EMI滤波模块、所述电流感应放大器和所述分流电阻检测所述直驱电机的母线电流。