从二十世纪七十年代起至今，我国的工业机器人数量现已比较巨大，在机器人的某些技能方面也达到了世界先进水平，但整体来说，西方发达国家的工业机器人技能仍抢先我国很多年。究其原因不难发现：我国研讨工业机器人采纳的办法首要是首要引入外国的先进技能，然后再对其进行二次开发，这就造成了我国本身立异技能比较少，严峻限制了我国工业机器人产业化的开展。
为打破国外对我国工业机器人的技能独占，咱们有必要自给自足，把握高功用工业机器人的要害技能，并在本来的根底上有所立异。因为工业机器人关节的执行器为电机，所以取得电机的杰出操控效果是十分重要的，要想取得优秀的电机操控功用，就需求高功用的沟通伺服驱动体系，因而研发高功用的沟通伺服驱动体系是工业机器人的要害技能之一。
沟通伺服驱动体系的硬件是软件规划的根底，所以本文的首要任务是依据工业机器人伺服驱动体系的特色，对体系的的硬件进行规划。
1、硬件规划
1.1 DSP的选型
DSP体系硬件规划包含操控芯片的挑选、主电路的驱动与维护、外围设备、逻辑电路等，它是整个操控体系规划的根底，DSP芯片又是重中之重。TMS320C5000系列DSP具有最低功耗的特色，是专门针对消费类数字商场而规划的，最低耗电只要0.33mA/MHz，所以多运用于日常日子中的消费产品，如照相机、手机等。TI公司的TMS320C6000系列具有最高的处理才干，是一种合适选用C++/C等高档言语进行编程的数字处理器，首要运用在军事国防等高端范畴。与C5000和C6000系列的DSP比较，TMS320C2000系列的DSP因为其具有速度快、精度高、集成度高级长处，是现在操控范畴功用最高的处理器。其间，C28系列DSP是TMS320C2000平台中的新成员，它由C24系列DSP改善而来，是一款支撑C/C++言语规划的芯片，C28系列DSP十分合适于工业操控，在算法操控上有独特的优势，是一款稀少难得的微处理器，它的高效性能够使它替代任何其他处理器。C2000系列DSP不含Flash存储器，仅含只读存储器ROM；F2000系列DSP不只内含ROM只读存储器，并且还包含Flash存储器，能够重复擦写，合适运用在产品的初期开发阶段。若选用TMS320C281x，则需求将代码交给出产厂商，把程序固化到TMS320C281x的ROM中，增加了本钱，所以挑选运用TMS320F281xDSP芯片。其间，TMS320F2812作为TI公司首推的芯片，具有很高的性价比。综上所述，终究挑选DSP的型号为TMS320F2812。
1.2方位检测电路规划
本文沟通伺服电机中所选用的编码器为多摩川公司出产的型号为TS5668N21的17位肯定式编码器，一般的做法是选用出产厂商供给的专用芯片进行数据处理，但该做法有一个缺陷，便是专用芯片的本钱十分贵重，与本文需求研发经济型的工业机器人主旨相违反，为了降低本钱，本文自己规划了将肯定式编码器信号转变为DSP能辨认的串口信号电路。
电感与光耦能够起到滤波和防浪涌的功用，因为该肯定式编码器输出的是差动信号，所以需求通过芯片SN65176BD(BDR)G4将肯定式编码器的差动信号转化为DSP能够辨认的串口信号，即TTL信号，此外该芯片的供电电压为直流5V，所以该驱动体系还应该供给5V的直流电源，因为该工业机器人伺服驱动体系选用了运用一个DSP来操控两个永磁同步电机的主意，长处是降低本钱，充分发挥了TMS320F2812的运算速度快及外设资源丰富的特色，所以两个电机的编码器信号别离通过串口SCIA和SCIB输入到同一个DSPTMS320F2812中。
1.3低速外部输入信号转化电路规划
因为外部的输入信号例如参数设置按钮等输入信号需求将其收集到DSP中，但只要3.3V的TTL电平才干被DSPTMS320F2812所辨认，所以需求一个信号转化电路，该电路中选用了双向光耦，很好的起到了阻隔维护的效果，一旦因为电压过大等意外，只需求替换光耦即可，避免DSP的接口也被烧坏。该电路选用的双向光电耦合器的型号为东芝公司出产的TLP280-4/SOP-16，其间SOP-16为其封装方式，该双向光耦公共端既能够接24V，也能够接0V，运用十分便利，通过该电路将能够将低速信号转化为3.3V的TTL信号，完结信号的转化，其间电路中的电容起滤波效果。
通过转化后的TTL信号与输出之间还需求一个阻隔电路，该电路首要起的阻隔维护的效果，该电路选用单向的光电耦合器，其型号为东芝公司出产的TLP181/SOP-4，其间SOP-4为其封装方式。
1.4智能功率模块及阻隔驱动电路规划
智能功率模块简称IPM模块，是一种将直流电转化为沟通电的逆变器，是本体系的要害元件[3]，本体系选用MITSUBISHISEMICONDUCTOR公司出产的第四代IPM模块，型号为PS21767，该模块的最大输出电压为600V，最大输出电流为20A，输出规模广，该模块还具有短路维护及欠压维护功用，当检测到欠压或短路时，该模块中止工作的一起，还通过FO引脚宣布毛病信号给DSP，DSP当即中止发送PWM信号，完成自我维护。
IPM模块选用POWEREX公司出产的PS21767模块，其周边接口电路首要包含供电电路、毛病信号输出电路等。IPM的输入信号电压为15V，而PWM信号输出电压为5V，为了把不同的电压信号阻隔开，按捺搅扰，本体系使TMS320F2812的
PWM信号先通过光电耦合器，再输入IPM模块，选取光电耦合器型号为ACPL-P480，该款芯片具有传达推迟短、共模按捺(CMR)才干高级长处，合适运用于IPM接口阻隔。
IPM模块具有过压、过流、欠压等维护功用，当这些状况产生时，IPM模块输出毛病信号，然后输入到DSP，为了将IPM信号与DSP阻隔，避免搅扰，需求毛病信号阻隔电路。
2.定论
本章首要简略介绍了挑选DSPTMS320F2812芯片的原因，完结了DSP的选型，其次具体的说明晰工业机器人伺服驱动体系的硬件规划，包含方位检测电路规划、低速外部输入信号转化电路规划、信号电平转化电路规划、变送器电路规划、DSP及外围接口电路规划、电压转化电路规划、智能功率模块及阻隔驱动电路规划、电源体系电路规划、通讯接口电路规划、主回路整流电路规划、电流检测电路规划。(end)
