[发明专利]一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路

权利要求书

1.一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，包括基于DSP的智能控制单元、基于FPGA的数据采集单元、信号调理单元、智能控制输出单元、智能驱动单元、电源转换单元、高速模数转换单元、数据存储单元、网络总线通讯单元、功率驱动保护单元、传感器单元和人机交互单元，其特征在于：基于FPGA的数据采集单元采集传感器单元经过信号调理单元调理和高速模数转换单元转换后的模拟量数据，以及采集经过信号调理单元调理后的数字量数据，后利用中断信号将两种数据通过数据总线和地址总线传送至基于DSP的智能控制单元；基于DSP的智能控制单元收到数据后，对数据进行初步处理，并将部分数据储存到数据存储单元；存储完毕后，基于DSP的智能控制单元再调用数据存储单元的数据，结合综控机指令及运动学理论进行数据处理及智能推理，并将智能推理结果输出至智能控制输出单元、智能驱动单元及人机交互单元；智能驱动单元接收智能推理结果并输出功率驱动信号驱动电机运行；网络总线通讯单元通过收发数据和命令实现基于DSP的智能控制单元与外部网络总线或综控机通讯；同时，功率驱动保护单元实时监测系统各部件运行状态，如有异常状态及时反馈信息到基于DSP的智能控制单元；电源转换单元为整个电路各单元提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述基于DSP的智能控制单元包括DSP芯片、电源转换电路、无源晶振电路、仿真调试电路：电源转换电路提供DSP芯片所需要的电压；无源晶振电路提供DSP芯片所需要的工作频率；仿真调试电路提供DSP程序软件下载和仿真接口；DSP芯片以数据总线和地址总线方式分别与数据存储单元和基于FPGA的数据采集单元实现数据传输。

3.根据权利要求2所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述基于DSP的智能控制单元采用TMS320F28335芯片。

4.根据权利要求2所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述基于FPGA的数据采集单元包括FPGA芯片、电源转换电路、有源晶振电路、仿真调试接口：电源转换电路和有源晶振电路分别提供FPGA芯片需要的电压和工作频率；仿真调试接口提供程序软件下载端口；FPGA芯片获取高速模数转换单元、数字量传感器及数字量I/O信息数据；FPGA芯片采用数据总线和地址总线分别与模数转换单元及DSP处理器通信。

5.根据权利要求4所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述基于FPGA的数据采集单元采用EP1C3T144芯片。

6.根据权利要求4所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述高速模数转换单元由两片高速模数转换器和电源基准电路组成：电源基准电路提供高速模数转换器需要的基准电压，两片模数转换器采用地址总线和数据总线实现与FPGA芯片的数据和命令通信。

7.根据权利要求6所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述高速模数转换单元采用AD7606芯片。

8.根据权利要求6所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述电源转换单元由多种电源转换模块组成，将系统输入电压转换为DSP处理器及其传感器电路所需要的电压。

9.根据权利要求8所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述信号调理单元包括滤波电路、差分电路、光电隔离电路和运放电路：模拟量传感器信息经过滤波电路后，输入到运放电路，将模拟量传感器输出的信号缩放到高速模数转换单元要求的输入范围，然后将信号输出至高速模数转换单元；数字量传感器信息经过滤波电路后，输入到差分电路实现信号耦合，后用光电隔离电路实现信号隔离及电平转换，最后输入基于FPGA的数据采集单元实现信号采集；数字开关量经过滤波电路后，输入到光电隔离电路实现信号隔离及电平转换，后输入到基于FPGA的数据采集单元。

10.根据权利要求9所述的一种高精度轻型机器人多自由度机械臂驱动控制电路，其特征在于：所述数据存储单元由SDRAM同步动态随机存取存储器和FLASH闪存两种存储器组成，它们之间的位置连接关系是：通过地址总线和数据总线与外部存储器接口连接，基于DSP的智能控制单元通过外部存储器接口实现与数据存储单元数据的读写。