İşgücü maliyetlerinin sürekli artmasıyla, tekrar eden yüksek yoğunluklu emeği yapmak için insan gücü yerine robot kullanmak, modern robot araştırmalarının önemli bir yönüdür. Taşıma robotu, arka tekerlek tahrik motorunun ve ön tekerlek direksiyon dişlisinin çalışmalarını navigasyon izlemede koordine etmelidir. Taşıma robotunun motor tahrik sistemi özel uygulama gereksinimlerine sahiptir. Motorun dinamik performansı için yüksek gereksinimleri vardır. Herhangi bir zamanda kontrol için istenen pozisyona ulaşabilir ve direksiyon simidini herhangi bir açıda durdurabilir. Motor tahrikinin tork aralığı büyüktür. Yüksüz düz yol yüzeyinin yüksek hızlı, düşük torklu çalışma ortamı, tam yük tırmanma çalışma koşullarına da sahiptir ve ayrıca yüksek çalışma verimliliği gerektirir. Yukarıdaki teknik gerekliliklere göre, bu çalışma, olgun kontrol teknolojili DC motoru ve elleçleme robotunun uygulanmasıyla kolay ve düzgün hız regülasyonunu seçmektedir.
1 sistem donanım tasarımı
1.1 robot motor kontrol donanımı yapısı
Ana kontrolör Cortex-M3 çekirdeğin STM32F107'sini kullanır. Kontrolörün içinde 8 adet zamanlayıcı vardır, bunların arasında TIM1_CH1 ve TIM8_CH1 gelişmiş kontrol zamanlayıcısı pimleridir ve motor kodlayıcı sayımı için TIM1_CH1 kullanılır. Direksiyon kontrol referansı referans süresi için TLM8_CH1 kullanılır. TIM2CH1, TIM3CH1, TIM4_CH1 ve TIM5_CH1 genel amaçlı zamanlayıcı pimleri, sırasıyla motorun ve servo sürücü devresinin üst ve alt köprü duvarlarının PWM'sini üretmek için kullanılır.
EXIT0 kesintisini tetikleyen PA0 portu ve PB0 portu, motorun ve servoun aşırı akım kesme koruması için kullanılır. EXIT1 kesintisini tetikleyen PA1 portu ve PB1 portu servoun her iki tarafındaki limit koruması için kullanılır. Motor sürücü devresi, bootstrap güçlendirici çipi IR2103 ve MOSFET 75N75'i kullanır. Arka tekerlek motorunun ve servo faz fazı alımı, konstantan teli ile voltaja dönüştürülür ve amplifikasyon ve filtreleme yoluyla STM32F107'nin A / D örnekleme pimine gönderilir. ADC12_IN1 aşırı akım koruması uygular. Ana bilgisayar seri haberleşme veya STM32F107 dahili program hız referansı ile motorun ileri ve geri, hız ve direksiyon direksiyonu kontrol edin. Taşıma robot motorunun donanım yapısının blok diyagramı.
1.2 Modül seçimi ve tasarımı
1.2.1 Güç Tahrikli Tasarım
Motorun güç kaynağı, dört adet 75N75 köprü devresi tarafından gerçekleştirilen, 240W'lık bir nominal güce sahip bir 24V akü tarafından sağlanır. 75N75, maksimum dayanma voltajı 75V, maksimum akım oranı 75A ve motor sürücü devresi olan bir MOSFET güç tüpüdür.
Q1, Q4, Q2 ve Q3, motorun ileri ve geri dönüşlerini kontrol eden sırasıyla iki köprü oluşturur. Yüksek taraf sürüşlü MOS transistörü açıldığında, kaynak voltajı ve boşaltma voltajı aynıdır ve güç kaynağı VCC'ye eşittir. Bu nedenle, MOS transistörünün normal sürüşünü sağlamak için, kapı voltajı, özel bir artırma çipi IR2103 gerektiren VCC'den daha büyüktür. . Kontrolör tarafından üretilen PWM sinyali HIN pinine girilir ve kontrol sinyalleri olarak kontrolör I / O port çıkışının EN1 ve EN2'si kullanılır. Çıkış terminali HO, VCC'den daha yüksek bir voltaj elde edebilir ve daha yüksek voltaj değeri, kapasitör boyunca tam olarak şarj edilen voltajdır. Diyot iletim hızını arttırır, 75N75'in dayanımını daha küçük hale getirir ve anahtarlama borusunun kaybını azaltır. Aynı zamanda, IR2103'ün HO ve LO iki çıkış portu, yazılım veya donanım hataları nedeniyle motorun üst ve alt kollarının düz geçişinin neden olduğu kısa devreyi önlemek için bir kilitleme fonksiyonuna sahiptir.
1.2.2 Aşırı akım koruma tasarımı
Motor kontrol sistemindeki aşırı akım korumasının montajı iki anlama sahiptir: birincisi motorun normal çalışması sırasında motorun aşırı yüklenmesini veya bloke olmasını önlemek, böylece armatür sargısının akımı motora zarar vermek için çok büyük, hatta bir ateş; Omuz hareketi başladığında, akım çok büyüktür ve doğrudan başlamak genellikle imkansızdır. Uyarma sargısının kademeli olarak bir manyetik alan oluşturmasını ve normal olarak çalışmasını beklemek gerekir ve motorun mümkün olduğunca hızlı bir şekilde omuz hareket ettirilmesi arzu edilir. Aşırı akım koruması ile akım kesilir ve motorun güvenli ve hızlı bir şekilde çalışmaya başlaması sağlanır. Aşırı akım korumanın şeması Şekil 3'te gösterilmiştir.
Motorun faz akımı, constantan teli ile bir voltaj sinyali Vtext'e dönüştürülür ve işlemsel amplifikatör tarafından yükseltilen analog miktar AD1, kontrolör A / D dönüşüm modülüne ve voltaj karşılaştırıcısıyla karşılaştırmadan sonra dijital miktar EVA'ya gönderilir. kontrolöre gönderilir. Harici kesme portu.
