【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统
[0001]
[0002]本专利技术涉及驱动控制系统的
,尤其涉及基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统。
[0003]
技术介绍
[0004]下肢外骨骼机器人是一种人机结合的机械装置,它犹如盔甲一样直接套在人体下肢腿外侧,并通过在关节处设置驱动力来实现助力辅助,从而增强人们行走的能力和速度,缓解人在大负重和长时间行走下极易出现的疲劳感,在工业、军事、医疗等领域下肢外骨骼机器人均有广阔的应用前景。
[0005]而下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统是实现其主要功能的重要环节,控制系统性能的好坏将直接影响下肢外骨骼机器人的柔顺性、可靠性、实时性及灵敏度等相关动态特性,同时控制系统还应满足小型化、集成化等技术特性。
[0006]对于关节驱动控制系统主要包括控制系统、传感器、驱动元件及机械设备主体等几部分构成,对于驱动元件,目前常用的有电机驱动、气压驱动和液压驱动;对于控制系统硬件主要包括主控装置和驱动连接装置,对于电机驱动控制其控制硬件通常采用的是单片机、DSP等,随着数据量的增大,处理速率较慢,不能很好的处理复杂化的场景。
[0007]
技术实现思路
[0008]本专利技术目的是提供一种基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统,简化了控制模式,控制精度高,实现了控制系统的紧凑化和小型化。
[0009]一种基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统,包括依次连接的主控装置、驱动连接装置、驱动元件、下肢外骨骼机器人。< ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统,其特征在于包括依次连接的主控装置、驱动连接装置、驱动元件、下肢外骨骼机器人。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统,其特征在于上述驱动元件,采用电机,搭配着谐波减速器安装于下肢外骨骼机器人的髋关节和膝关节处,驱动关节转动;所述电机上集成了霍尔传感器和数字增量式编码器;所述电机通过插头
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插座的连接形式,与驱动连接装置进行连接,实现数据传递。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统,其特征在于上述驱动连接装置,包括:为驱动连接装置提供工作电压的主电源电路;包括电源插座,用于和外部输入24V直流电压进行连接;为电机运行安全提供保障的安全保护电路;包括电源插头,用于和外部输入24V直流电压进行连接;电源转换芯片,用于将直流24V电压转为直流5V电压,和电机自带的驱动板一起实现对电机进行保护;用于和电机插头进行连接的电机插座电路,包括电机插座,用于和电机三相插头进行连接;用于和霍尔传感器插头进行连接的霍尔传感器插座电路,包括霍尔传感器插座,用于和集成在电机上的霍尔传感器进行连接;用于和编码器插头进行连接的编码器插座电路,包括编码器插座,用于和集成在电机上的数字增量式编码器进行连接;用于和主控装置实现CAN通信的CAN通信插座电路,包括CAN通信插座,用于和主控装置进行CAN通信;用于和电机自带的驱动板进行连接的排母电路,包括32P和46P的排母,所述排母的间距P=2.54mm。4.根据权利要求1所述的基于FPGA的下肢外骨骼机器人关节驱动控制系统,其特征在于上述主控装置,包括分别与电源电路、电源滤波电路、时钟晶振电路、JTAG接口电路、CAN通信电路、外围电路、存储电路、复位电路连接;所述的电源电路分别与电源滤波电路、时钟晶振电路、JTAG接口电路、CAN通信电路、外围电路、存储电路、复位电路连接的FPGA处理器;所述电源电路将输入电压转换为FPGA处理器、时钟晶振电路、JTAG接口电路、CAN通信电路、外围电路、存储电路、复位电路的工作电压;所述电源滤波电路与电源端相连,用于滤除电源中的电流脉冲;所述时钟晶振电路为FPGA处理器提供恒定的周期时钟;所述JTAG接口电路下载比特流文件并发送给FPGA处理器;所述CAN通信电路用于和驱动连接装置进行CAN通信;所述外围电路用于对下载的比特流文件进行调试;所述存储电路一方面用于存储下载的比特流文件和CAN通信传递的比特流数据,掉电后不丢失文件;另一方面实现存储内存空间外扩,满足大内存需求场合;所述复位电路对FPGA处理器及比特流文件进行初始化处...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋胜利,钟浩杰,陈杰,何晓晖,
申请(专利权)人:中国人民解放军陆军工程大学,
类型:发明
国别省市:
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