一种空间柔性臂驱动控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种空间柔性臂驱动控制器，包括二次电源与配电模块、中央处理器模块、电机驱动模块、电机控制模块和旋变控制模块，通过各个模块的配合，实现对电机组的协同控制，为柔性臂提供路径规划、任务调度、资源管理、供配电、电机驱动控制等功能。本发明专利技术具备柔性臂关节电机的同步驱动控制功能，具备仲裁切机数据恢复的冗余设计功能，具备星上1553B接口及遥操作接口功能。遥操作接口功能。遥操作接口功能。

【技术实现步骤摘要】
一种空间柔性臂驱动控制器


[0001]本专利技术涉及机械臂的控制领域，具体涉及空间柔性臂驱动控制整体电路架构设计。

技术介绍

[0002]驱动控制器是机械臂的控制中枢，至关重要。当前市场上机械臂的控制器和驱动器通常是分离的，电机驱动器集成在机械臂关节内。而柔性机械臂具有多关节多自由度控制的特点，共有15路电机驱动控制，将驱动器和控制器分立设置，将带来体积大重量大的缺点，无法适应空间载荷的要求。同时市场上机械臂控制器和驱动器没有进行专用的冗余设计，可靠性较低，也无法适应空间环境。
[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种高可靠、全模块化设计的空间柔性臂驱动控制器，为柔性臂提供路径规划、任务调度、资源管理、供配电、电机驱动控制等功能。

技术实现思路

[0004]针对目前的柔性臂的驱动器和控制器体积大、可靠性较低的问题，本专利技术提出一种具备柔性臂关节电机的同步驱动控制功能，具备仲裁切机数据恢复的冗余设计功能，具备星上1553B接口及遥操作接口功能的空间柔性臂控制驱动器。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种空间柔性臂控制驱动器，为全模块化设计，包括相互独立的二次电源与配电模块、仲裁冗余备份模块、电机驱动模块、电机控制模块和旋变控制模块；所述二次电源与配电模块与该控制器的各个模块连接并提供各模块需要的二次电源；所述中央处理器模块与所述电机控制模块连接，可接收并解码外部指令后，发出电机控制指令至所述电机控制模块；所述电机控制模块还分别与所述电机驱动模块以及旋变控制模块连接，该电机控制模块接收所述电机控制指令后，发出电机驱动控制指令至所述电机驱动模块、发出控制信号至旋变控制模块，所述旋变控制模块接到该控制信号后控制电机组发生旋变；所述电机驱动模块还与所述电机组连接，该电机驱动模块接收所述电机驱动控制指令，并将该电机驱动指令放大成电机驱动信号，并将该信号传输至电机组，对电机组进行驱动。
[0006]优选的，所述旋变控制模块将电机组的旋变数据发送给所述电机控制模块所述电机控制模块将该旋变数据发送给所述中央处理器模块；所述中央处理器模块根据该旋变数据计算得到所述电机组的当前控制状态。
[0007]优选的，该空间柔性臂驱动控制器还包括仲裁冗余备份模块，该仲裁冗余备份模块与所述中央处理器模块连接，该仲裁冗余备份模块可接收并存储所述中央处理器模块发来的柔性臂控制数据；所述柔性臂控制数据包括所述电机组的旋变数据和当前控制状态。
[0008]优选的，所述中央处理器模块包括功能完全一致的中央处理器主模块和中央处理器备模块，同一时间只有中央处理器主模块或者中央处理器备模块工作；中央处理器模块的当前工作模块将柔性臂控制数据发送至所述仲裁冗余备份模块。
[0009]优选的，通过所述仲裁冗余备份模块仲裁切机，可切换所述中央处理器模块的当前工作模块，同时所述仲裁冗余备份模块将存储的柔性臂控制数据发送至切换后的所述中央处理器模块的当前工作模块。
[0010]优选的，所述电机组为旋转变压器测位的N路无霍尔直流无刷电机；所述电机驱动信号包括N路电机驱动信号；所述旋变控制模块同时控制所述电机组中的N路电机。
[0011]优选的，所述仲裁冗余备份模块包括相同功能的仲裁主模块和仲裁备模块，同一时间只有仲裁主模块或者仲裁备模块工作，当前工作的模块无法正常工作时，则切换至另一个功能完全一致的模块。
[0012]优选的，所述电机控制模块、电机驱动模块和旋变控制模块包含两组功能一致的模块：电机控制主模块、电机驱动主模块和旋变控制主模块，所述电机控制主模块发送主电机驱动控制指令到所述电机驱动主模块、发送主控制信号至所述旋变控制主模块后，所述电机驱动主模块发送主电机驱动信号至所述电机组、所述旋变控制主模块控制电机组发生旋变；电机控制备模块、电机驱动备模块和旋变控制备模块，所述电机控制备模块发送备电机驱动指令到所述电机驱动备模块、发送备控制信号至所述旋变控制备模块后，所述电机驱动备模块发送备电机驱动信号至电机组、所述旋变控制备模块控制电机组发生旋变；同一时间只有一组模块工作。
[0013]优选的，当电机控制主模块、电机驱动主模块和旋变控制主模块中的某一模块出现问题时，则切换至电机控制备模块、电机驱动备模块和旋变控制备模块；当电机控制备模块、电机驱动备模块和旋变控制备模块中的某一模块出现问题时，则切换至电机控制主模块、电机驱动主模块和旋变控制主模块。
[0014]优选的，该空间柔性臂驱动控制器还包括电机驱动隔离模块，该电机驱动隔离模块设置在所述电机驱动模块和电机组之间；所述电机驱动信号经过该电机驱动隔离模块后，再传输至电机组。
[0015]优选的，所述电机驱动隔离模块包括一继电器，当进行所述电机控制主模块、电机驱动主模块和旋变控制主模块与电机控制备模块、电机驱动备模块和旋变控制备模块的切换时，通过所述继电器对所述主电机驱动信号和备电机驱动信号进行选择输出。
[0016]综上所述，本专利技术提出的空间柔性臂驱动控制器可实现空间柔性臂驱动控制，具有以下优点：
[0017](1)采用全模块化设计，各个模块其功能独立互不影响，可以独立替换；
[0018](2)采用借助旋转变压器测位的无霍尔的直流无刷电机换相控制技术，占用体积小，重量小，且具备柔性臂关节电机的同步驱动控制功能；
[0019](3)全冗余的空间柔性臂驱动控制电路，消除了所有电路单点，具备仲裁切机数据恢复的冗余设计功能，可靠性高。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例的一种空间柔性臂控制驱动器的单机电路的内部功能架构图。
具体实施方式
[0021]以下将结合本专利技术实施例中的图1，对本专利技术实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
[0022]需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0023]需要说明的是，在本专利技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0024]一种空间柔性臂驱动控制器，如图1所示，为全模块化设计，包括二次电源与配电模块、中央处理器模块1、电机驱动模块4、电机控制模块3和旋变控制模块5；所述二次电源与配电模块与该控制器的各个模块连接并提供各模块需要的二次电源；所述中央处理器模块1与所述电机控制模块3连接，且具备1533B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间柔性臂驱动控制器，其特征在于，包括二次电源与配电模块、中央处理器模块、电机驱动模块、电机控制模块和旋变控制模块，通过各个模块的配合，实现对电机组的协同控制；所述二次电源与配电模块与该控制器的各个模块连接并提供各模块需要的二次电源；所述中央处理器模块与所述电机控制模块连接，该中央处理器模块接收并解码外部指令后，发出电机控制指令至所述电机控制模块；所述电机控制模块还分别与所述电机驱动模块以及旋变控制模块连接，该电机控制模块接收所述电机控制指令后，发出电机驱动控制指令至所述电机驱动模块、发出控制信号至旋变控制模块，所述旋变控制模块接到该控制信号后控制电机组发生旋变；所述电机驱动模块还与所述电机组连接，该电机驱动模块接收所述电机驱动控制指令，并将该电机驱动指令放大成电机驱动信号，并将该信号传输至电机组，对电机组进行驱动。2.如权利要求1所述的一种空间柔性臂驱动控制器，其特征在于，所述旋变控制模块将电机组的旋变数据发送给所述电机控制模块，所述电机控制模块将该旋变数据发送给所述中央处理器模块；所述中央处理器模块根据该旋变数据计算得到所述电机组的当前控制状态。3.如权利要求2所述的一种空间柔性臂控制器，其特征在于，还包括仲裁冗余备份模块，该仲裁冗余备份模块与所述中央处理器模块连接，所述中央处理器模块将包括所述电机组的旋变数据和当前控制状态的柔性臂控制数据发送给所述仲裁冗余备份模块；该仲裁冗余备份模块可接收并存储所述中央处理器模块发来的所述柔性臂控制数据。4.如权利要求3所述的一种空间柔性臂驱动控制器，其特征在于，所述中央处理器模块包括功能完全一致的中央处理器主模块和中央处理器备模块，同一时间只有中央处理器主模块或者中央处理器备模块工作；中央处理器模块的当前工作模块将所述柔性臂控制数据发送至所述仲裁冗余备份模块；通过所述仲裁冗余备份模块仲裁切机，可切换所述中央处理器模块的当前工作模块，同时所述仲裁冗余备份模块将存储的柔性臂控制数据发送至切换后的所述中央处理器模块的当前工作模块。5.如权利要求1所述的一种空间柔性臂驱动控制器，其特征在于，所述电机组为旋转变压器测位的N路无霍尔直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：石然，严丹，聂周，陈景元，黎枭，高福隆，周恒杰，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：