The invention discloses a four-axis robot servo control circuit without inter-axis communication, which comprises a driving module, an extended communication module, an analog feedback module, a speed feedback module, a FPGA module, a main control chip, etc. The driving module includes an optocoupler isolation module and a power drive module, and the driving module receives the main control chip from the driving module. The output PWM signal is separated by optocoupler and then controlled by power drive module to control the operation of permanent magnet synchronous motor on four-axis robot; the extended communication module is used to realize the extended communication function inside and outside the system; the analog feedback module is used to obtain current and voltage feedback; and the speed feedback module is used to obtain servo motor. The speed, the FPGA module is used to process the signal of the external IO and the motion controller and communicate with the main control chip, the main control chip is used to process all kinds of signals and realize the control of the motor in various ways; the invention adopts a main control chip to control the four-axis drive at the same time, and there is no communication process between the main control chips, thus improving the real-time control. Sex.
【技术实现步骤摘要】
一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路
本专利技术涉及一种机器人伺服控制电路,尤其涉及一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路。
技术介绍
现有的四轴机器人伺服控制器采用两块或四块主控芯片控制四路驱动,主控芯片间通过通讯总线进行协调通讯,以完成对四轴机器人的控制。由于轴间通讯需要耗费时间且可能遭受通讯噪声干扰,使得整个伺服控制系统的稳定性与实时性受到挑战。另一方面,目前的伺服控制器传感器有限,常只能实现对无编码器、增量式编码器、绝对式编码器电机中特定一类的控制,且对于运动控制器信号的处理方式也比较单一。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路。本专利技术所采用的技术方案如下:一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,包括电源模块、四个驱动模块、扩展通讯模块、四个模拟量反馈模块、四个速度反馈模块、FPGA模块、主控芯片;其中,电源模块给整个伺服控制电路提供工作电压;驱动模块包括光耦隔离模块和功率驱动模块,驱动模块接收主控芯片发出的PWM信号,经光耦隔离模块后控制功率驱动模块,从而控制四轴机器人上的永磁同步电机的运行;扩展通讯模块收发主控芯片的SCI和eCAN端口的信号,通过扩展接口连接外部设备,实现通讯的扩展;模拟量反馈模块由4个相同的模拟量反馈单元构成,模拟量反馈模块采集驱动模块及主控芯片模块上的电压、电流信号,将信号调理后传递至主控芯片的ADC接收口,保证主控芯片获得实时准确的模拟量反馈值;速度反馈模块提供对光电编码器、绝对式编码器和霍尔传感器的接口,将采集上述三类的速度反馈信号,分别接入主控芯片的eQEP、RS4 ...
【技术保护点】
1.一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,其特征在于,包括电源模块、四个驱动模块、扩展通讯模块、四个模拟量反馈模块、四个速度反馈模块、FPGA模块、主控芯片等;其中,电源模块给整个伺服控制电路提供工作电压;驱动模块包括光耦隔离模块和功率驱动模块,驱动模块接收主控芯片发出的PWM信号,经光耦隔离模块后控制功率驱动模块,从而控制四轴机器人上的永磁同步电机的运行;扩展通讯模块收发主控芯片的SCI和eCAN端口的信号,通过扩展接口连接外部设备,实现通讯的扩展;模拟量反馈模块由4个相同的模拟量反馈单元构成,模拟量反馈模块采集驱动模块及主控芯片模块上的电压、电流信号,将信号调理后传递至主控芯片的ADC接收口,保证主控芯片获得实时准确的模拟量反馈值;速度反馈模块提供对光电编码器、绝对式编码器和霍尔传感器的接口,将采集上述三类的速度反馈信号,分别接入主控芯片的eQEP、RS485和IO,实现对多种速度反馈信号的处理,使得驱动电路能够用于控制无编码器电机、增量式编码器电机和绝对式编码器三种电机;FPGA模块作为向外部提供输出IO信号的输出端口和外部输入IO控制信号的输入端口,还用于接收运动控制器传来的 ...
【技术特征摘要】
1.一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,其特征在于,包括电源模块、四个驱动模块、扩展通讯模块、四个模拟量反馈模块、四个速度反馈模块、FPGA模块、主控芯片等;其中,电源模块给整个伺服控制电路提供工作电压;驱动模块包括光耦隔离模块和功率驱动模块,驱动模块接收主控芯片发出的PWM信号,经光耦隔离模块后控制功率驱动模块,从而控制四轴机器人上的永磁同步电机的运行;扩展通讯模块收发主控芯片的SCI和eCAN端口的信号,通过扩展接口连接外部设备,实现通讯的扩展;模拟量反馈模块由4个相同的模拟量反馈单元构成,模拟量反馈模块采集驱动模块及主控芯片模块上的电压、电流信号,将信号调理后传递至主控芯片的ADC接收口,保证主控芯片获得实时准确的模拟量反馈值;速度反馈模块提供对光电编码器、绝对式编码器和霍尔传感器的接口,将采集上述三类的速度反馈信号,分别接入主控芯片的eQEP、RS485和IO,实现对多种速度反馈信号的处理,使得驱动电路能够用于控制无编码器电机、增量式编码器电机和绝对式编码器三种电机;FPGA模块作为向外部提供输出IO信号的输出端口和外部输入IO控制信号的输入端口,还用于接收运动控制器传来的脉冲信号与方向信号,经过计算后将解码后的控制指令通过IO总线传给主控芯片,使主控芯片能够获得准确的指令。2.根据权利要求1所述的一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,其特征在于,所述主控芯片选用TMS320F28377D作为主控芯片。3.根据权利要求1所述的一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,其特征在于,还包括人机交互模块,所述人机交互模块包含仿真器、JTAG接口、串行通信接口、MSP430、人机接口,JTAG接口用于连接主控芯片接口与仿真器,仿真器进一步在PC机和JTAG接口中间传递信息,以完成程序的仿真和烧写;电脑也可直接通过串行通信接口对设备进行烧写及完成通讯;MSP430芯片和人机接口相连,在人机接口上连接键盘、鼠标和液晶,构成一个简易的上位机,用于实现用户与驱动系统间便携式的交互。4.根据权利要求2所述的一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,其特征在于,所述FPGA模块选用EP3C16Q240C8N。5.根据权利要求4所述的一种轴间无通讯的四轴机器人伺服控制电路,其特征在于,所述驱动模块包括IPM芯片、电感L1、二极管MD1-MD4、电阻NPR1、电阻MR1-MR15、极性电容MC1、非极性电容MC2-MC8、极性电容MC9-MC11、电阻R57-R69、非极性电容C37-C39、可变电阻Rp1、运放U6D、运放U6C、光耦U11、双二极管D3、运放U10A;电阻NPR1的一端和电感L1的一端分别与电源模块的DC-相连;电阻NPR1的另一端和电电阻MR2的一端相连后分别与IPM芯片的NU端口、NV端口和NW端口相连,电阻MR2的另一端与IPM芯片的CSC端口相连,电感L1的另一端和二极管D1的负极相连,二极管D1的正极、极性电容MC1的正极和非极性电容MC2的一端相连后接IPM芯片的VCC端口,IPM芯片的VCC端口接+15V电压;非极性电容MC2的另一端与IPM芯片的COM端口相连,极性电容MC1的负极接地;非极性电容MC3的一端与IPM芯片的CFOD端口相连,非极性电容MC3的另一端与IPM芯片的COM端口相连,非极性电容MC4的一端与IPM芯片的CSC端口相连,非极性电容MC4的另一端与IPM芯片的COM端口相连;电阻MR7的一端与IPM芯片的PWM输入引脚IN(WH)相连,电阻MR7的另一端和电阻MR1的一端相连,电阻MR1的另一端和IPM芯片的PWM输入引脚IN(UL)相连,电阻MR10的一端与IPM芯片的VCC端口相连,电阻MR10的另一端与二极管MD2的负极相连,二极管MD2的正极、非极性电容MC6的一端和极性电容MC9的正极均与IPM芯片的VB(W)端口相连,非极性电容MC6的另一端、极性电容MC9的负极和电阻MR13的一端均与IPM芯片的VS(W)端口相连,电阻MR13的另一端与IPM芯片的W端口相连;电阻MR8的一端与IPM芯片的PWM输入引脚IN(VH)相连,电阻MR8的另一端和电阻MR3的一端相连,电阻MR3的另一端和IPM芯片的PWM输入引脚IN(VL)相连,电阻MR11的一端与IPM芯片的VCC端口相连,电阻MR11的另一端与二极管MD3的负极相连,二极管MD3的正极、非极性电容MC7的一端和极性电容MC10的正极均与IPM芯片的VB(V)端口相连,非极性电容MC7的另一端、极性电容MC10的负极和电阻MR14的一端均与IPM芯片的VS(V)端口相连,电阻MR14的另一端与IPM芯片的V端口相连;电阻MR9的一端与IPM芯片的PWM输入引脚IN(UH)相连,电阻MR9的另一端和电阻MR4的一端相连,电阻MR4的另一端和IPM芯片的PWM输入引脚IN(WL)相连,电阻MR12的一端与IPM芯片的VCC端口相连,电阻MR12的另一端与二极管MD4的负极相连,二极管MD4的正极、非极性电容MC8的一端和极性电容MC11的正极均与IPM芯片的VB(U)端口相连,非极性电容MC8的另一端、极性电容MC11的负极和电阻MR15的一端均与IPM芯片的VS(U)端口相连,电阻MR15的另一端与IPM芯片的U端口相连;电阻MR5的一端与IPMFAULT端口相连,电阻MR5的另一端与电阻MR6的一端相连,电阻MR6的另一端与和电容MC5的一端均与+3.3V电压相连,电容MC5的另一端接地;电阻R57的一端与IPM芯片的P端口相连,电阻R57的另一端接电源模块的DC+端口;电阻R60的一端接电阻NPR1和电电阻MR2的公共端,电阻R60的另一端和非极性电容C38的一端均与运放U6D的正极输入端口相连,非极性电容C38的另一端接地,电阻R65的一端与运放U6D的负极相连,另一端接地。电阻R69一端与运放U6D的输出口相连,另一端与电阻R68的一端相连,电阻R68另一端和运放U6D的负输入端口相连。可调电阻Rp1线圈的两端跨接于运放U6D输出口和负输入端口;电阻R62一端接运放U6D输出口,另一端接运放U6C负输入端口;电容C39一端接运放U6C负输入...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢慧芬,陈彬彬,俞烨隆,廖伟涵,郑仕达,张良安,吴敏,赵建勇,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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