[发明专利]仿人机器人一体化关节驱动器

摘要

仿人机器人一体化关节驱动器，涉及机器人关节驱动控制系统。解决了现有的关节驱动器体积大、重量沉、功率密度不好控制的问题，它包括功率板、控制板和驱动控制电源，功率板包括直流-直流变换器、三相逆变桥电路、母线电压检测电路、驱动/过流保护电路、电流检测电路和驱动控制接口电路，所述控制板包括控制器、码盘处理模块、SCI接口电路、CAN接口电路和电源接口电路，采用DSP控制芯片，实现交流伺服电机的运动控制功能，根据采样得到的电机电流以及转子位置信息，输出驱动控制信号，实现和上位机的通讯，通过上位机来实现集中监控管理。适用于要求体积小、重量轻、功率密度高的机器人关节驱动控制领域。

主权项

仿人机器人一体化关节驱动控制系统，其特征在于它包括功率板(1)、控制板(2)和驱动控制电源(3)，所述功率板(1)包括直流-直流变换器(1-1)、三相逆变桥电路(1-2)、母线电压检测电路(1-3)、驱动/过流保护电路(1-4)、电流检测电路(1-5)和驱动控制接口电路(1-6)、第一逆变采样线圈(L1)和第二逆变采样线圈(L2)，所述控制板(2)包括DSP控制器(2-1)、码盘处理模块(2-2)、SCI接口电路(2-3)、CAN接口电路(2-4)和电源接口电路(2-5)，直流-直流变换器(1-1)和三相逆变桥电路(1-2)并联在输入直流电源的正负极之间，并且直流-直流变换器(1-1)的输出端与驱动控制电源(3)的输入端相连，驱动控制电源(3)分别为电源接口电路(2-5)、驱动控制接口电路(1-6)、驱动/过流保护电路(1-4)和母线电压检测电路(1-3)提供电能，三相逆变桥电路(1-2)的三相输出端分别与伺服电动机的三相插座连接，母线电压检测电路(1-3)的信号输入端与输入直流电源的正极相连，母线电压检测电路(1-3)的信号输出端与驱动控制接口电路(1-6)的电压输入端相连，第一逆变采样线圈(L1)串联在三相逆变桥电路(1-2)的A相输出端上，并且与驱动/过流保护电路(1-4)的第一保护电流输入端相连，第二逆变采样线圈(L2)串联在三相逆变桥电路(1-2)的B相输出端上，并且与驱动/过流保护电路(1-4)的第二保护电流输入端相连，驱动/过流保护电路(1-4)的驱动信号输出端与三相逆变桥电路(1-2)的驱动信号输入端相连，驱动/过流保护电路(1-4)的信号通讯端与驱动控制接口电路(1-6)的驱动/过流信号通讯端相连，三相逆变桥电路(1-2)的电流信号输出端与电流检测电路(1-5)的信号输入端相连，电流检测电路(1-5)的信号输出端与驱动控制接口电路(1-6)的电流信号输入端相连，DSP控制器(2-1)内部固化有电源及状态监测/保护与报警模块(2-1-1)、PWM脉冲宽度调制发生器(2-1-2)、ADC数模转换器(2-1-3)、CAP无载波幅相调制器(2-1-4)、QEP正交编码脉冲调制器(2-1-5)、CAN接口模块(2-1-6)、SCI接口模块(2-1-7)、转子位置监测模块(2-1-8)、转速监测模块(2-1-9)、电流控制器(2-1-10)、速度控制器(2-1-11)和位置控制器(2-1-12)，驱动控制接口电路(1-6)的电源及状态监测信号通讯口与电源及状态监测/保护与报警模块(2-1-1)的信号通讯口相连，驱动控制接口电路(1-6)的PWM脉冲宽度调制的信号输入端与PWM脉冲宽度调制发生器(2-1-2)的信号输出端相连，驱动控制接口电路(1-6)的数字信号输出端与ADC数模转换器(2-1-3)的信号输入端相连，ADC数模转换器(2-1-3)的信号输出端与电流控制器(2-1-10)的信号输入端相连，电源接口电路(2-5)的信号输出端与DSP控制器(2-1)的电压信号输入端相连，码盘处理模块(2-2)的信号输入端与伺服电动机的编码器信号输出端相连，码盘处理模块(2-2)的信号输出端分别与CAP无载波幅相调制器(2-1-4)的信号输入端和QEP正交编码脉冲调制器(2-1-5)的信号输入端相连，CAP无载波幅相调制器(2-1-4)的信号输出端和QEP正交编码脉冲调制器(2-1-5)的信号输出端相连同时与转子位置监测模块(2-1-8)的信号输入端相连，转子位置监测模块(2-1-8)的信号输出端分别与PWM脉冲宽度调制发生器(2-1-2)的信号输入端、位置控制器(2-1-12)的信号输入端、转速监测模块(2-1-9)的信号输入端相连，转速监测模块(2-1-9)的信号输出端与速度控制器(2-1-11)的信号输入端相连，CAN接口模块(2-1-6)用于接收网络信号，CAN接口模块(2-1-6)的信号通讯端与电流控制器(2-1-10)的信号通讯端、速度控制器(2-1-11)的信号通讯端和位置控制器(2-1-12)的信号通讯端相连，SCI接口模块(2-1-7)用于接收上位机信号，SCI接口模块(2-1-7)的信号通讯端与电流控制器(2-1-10)的信号通讯端、速度控制器(2-1-11)的信号通讯端和位置控制器(2-1-12)的信号通讯端相连，速度控制器(2-1-11)的信号输出端与电流控制器(2-1-10)的速度信号输入端相连，电流控制器(2-1-10)的电流信号输出端与PWM脉冲宽度调制发生器(2-1-2)的电流信号输入端相连。