一种机器人关节电机驱动电路制造技术

本发明专利技术提出了一种机器人关节电机驱动电路，包括主控CPU模块，所述主控CPU模块连接有电源模块，所述电源模块启动检测无误后输出纯净稳定直流电压；所述主控CPU模块连接有驱动功率模块，所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息；所述主控CPU模块连接有检测反馈及保护模块，所述检测反馈保护模块用于检测全系统工作状态，并在异常时进行指示；所述主控CPU模块连接有通信模块，所述通信模块连接上位机，本发明专利技术能够针对无刷电机，实现更好的开闭环控制，并且将每个主控CPU模块当成一个节点，实现多个关节电机的组网控制，并且不再需要使用专用的驱动器。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人关节电机驱动电路
本专利技术属于机器人智能控制
，特别涉及一种机器人关节电机驱动电路。
技术介绍
目前，并无一种机器人关节电机专用的驱动方案，小型的舵机多为有刷空心杯电机，但是，有刷电机的构造导致其工作的效率偏低，且无法做到高转速大扭矩，其次，有刷电机使用寿命偏短，不能做到免维护，再次，有刷电机的转动惯量偏大，电压/转速线性不好，对其速度控制等闭环不好。因此，现在亟需一种机器人关节电机驱动电路，能够针对无刷电机，实现更好的开闭环控制，并且将每个主控CPU模块当成一个节点，实现多个关节电机的组网控制，并且不再需要使用专用的驱动器。
技术实现思路
本专利技术提出一种机器人关节电机驱动电路，解决了现有技术中机器人关节的转动惯量偏大，电压/转速线性差，速度控制等闭环不好的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：机器人关节电机驱动电路，包括主控CPU模块，所述主控CPU模块连接有电源模块，所述电源模块启动检测无误后输出纯净稳定直流电压；所述主控CPU模块连接有驱动功率模块，所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息；所述主控CPU模块连接有检测反馈及保护模块，所述检测反馈保护模块用于检测全系统工作状态，并在异常时进行指示；所述主控CPU模块连接有通信模块，所述通信模块连接上位机。作为一种优选的实施方式，所述电源模块接入7.6V-36V超宽直流电压，并在启动检测无误后输出3.3V和5V纯净稳定直流电压并将电源指示灯点亮。作为一种优选的实施方式，所述主控CPU模块在上电后，经复位→自检→反馈检测→检测结果存储并显示，检测无误后系统进入待命状态。作为一种优选的实施方式，当检测出现故障信号时利用LED信号灯显示，存储信息通过上位机显示，并且当待命状态超过一定时间阀值后进行超低功率空闲模式。作为一种优选的实施方式，所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息，包括自动根据令进行开环或闭环对无刷电机的速度、位置、转矩中的任意一项或几项先后/同时进行控制，并记录存储无刷电机工作信息。作为一种优选的实施方式，所述检测及反馈保护模块与主控CPU模块同时工作，当主控CPU模块完成上电自检后，进行系统全检，当检测正常后，反馈到主控CPU模块，系统进入待命状态，如果检测异常，将存储并通过故障灯显示。作为一种优选的实施方式，所述系统全检包括输入电压、MOS管温度、电机转子位置、减速箱输出轴位置检测。作为一种优选的实施方式，所述主控通信模块采用2根双绞线实现舵机组网。作为一种优选的实施方式，主控CPU模块之间、主控CPU模块与上位机之间采用RS485总线的MODBUS协议进行通信，采用轮询方式，完成上位机与主控CPU模块和主控CPU模块之间的通信。作为一种优选的实施方式，主控CPU模块之间、主控CPU模块与上位机之间的通信采用循环冗余校验码进行检验。采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用驱动带霍尔传感的无刷电机为动力源，转速高扭矩大，体积小功率大，最大可达600W，使大批量生产应用机器人的关节电机成为可能，另外无刷电机免维护使用寿命长，为整机机器人寿命提供保障；输入电压宽，7.6V-36V，为关节电机的扭矩提供了保证；可精确监控电机的工作电压、温度与转速，为使用人员提供了方便；采用RS485总线通讯，最多可达128个节点，每个节点均有唯一地址，为编程人员设计算法和程序提供了便利。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的方框示意图；图2为本专利技术的电源模块电路图；图3为本专利技术的NN架构大功率MOS管功率输出及检测和保护电路的电路图；图4为RS485总线模块的电路图；图5为系统运行指示部分电路图；图6为485防护电路的电路图；图7a电机驱动部分的电路图；图7b启动力矩设定部分的电路图；图7c保护电流反馈部分的电路图；图7d为转速控制部分的电路图；图7e为信号调整部分的电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本机器人关节电机驱动电路，包括主控CPU模块，所述主控CPU模块连接有电源模块，所述电源模块启动检测无误后输出纯净稳定直流电压；所述主控CPU模块连接有驱动功率模块，所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息；所述主控CPU模块连接有检测反馈及保护模块，所述检测反馈保护模块用于检测全系统工作状态，并在异常时进行指示；所述主控CPU模块连接有通信模块，所述通信模块连接上位机。在本实施方式中，主控CPU模块采用32位单片机STM32F103VET6，由于单片机的功能实现主要在于程序，因此不再赘述该单片机的电路图情况。所述电源模块接入7.6V-36V超宽直流电压，并在启动检测无误后输出3.3V和5V纯净稳定直流电压并将电源指示灯点亮，具体的请参照图2，电源模块包括一降压单元，降压单元铁输入端通过第十一二极管D11以及第三开关S3连接第八供电端子J8，降压单元的输入关还通过第十一电容C11连接降压单元的开关控制引脚，降压单元的输出引脚与接地引脚之间连接有第十三二极管D13，降压单元的输出引脚通过第二电感连接L2和十三二极管D13的正极，第十三二极管D13的正极连接降压单元的接地引脚，降压单元的接地端连接有稳压器的接地端，降压单元的FE引脚通过并联的第二十三电容C23、第三十三电C33容以及第三十四电容C34连接稳压器的输入端，稳压器的输出端通过第五十五电阻R55和第十二二极管D12接地，稳压器的输出端和接地端之间并联有第二十一电容C21和第二十九电容C29。所述主控CPU模块在上电后，经复位→自检→反馈检测→检测结果存储并显示，检测无误后系统进入待命状态。当检测出现故障信号时利用LED信号灯显示，存储信息通过上位机显示，并且当待命状态超过一定时间阀值后进行超低功率空闲模式。所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息，包括自动根据令进行开环或闭环对无刷电机的速度、位置、转矩中的任意一项或几项先后/同时进行控制，并记录存储无刷电机工作信息，具体的请参数图3，采用标准的三相正弦波信号专用芯片输入，NN架构大功率MOS管功率输出及检测和保护电路，驱动功率模块共计三路，由于三路的电路结构相同，因此取其中一路进行介绍，驱动功率模块包括一驱动芯片IR2101，驱动芯片的VCC引脚通过第六十一二极管D61以及第十七电容C17连接电机的C相，驱动芯片的HO引脚通过第四十九电阻R49连接第九MOS管的栅极，驱动芯片的LO引脚通过第五十电阻R50连接第十MOS管的栅极，驱动芯片的VS引脚连接第九MOS管的源极和第十MOS管的漏极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人关节电机驱动电路，其特征在于，包括主控CPU模块，所述主控CPU模块连接有电源模块，所述电源模块启动检测无误后输出纯净稳定直流电压；所述主控CPU模块连接有驱动功率模块，所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息；所述主控CPU模块连接有检测反馈及保护模块，所述检测反馈保护模块用于检测全系统工作状态，并在异常时进行指示；所述主控CPU模块连接有通信模块，所述通信模块连接上位机。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节电机驱动电路，其特征在于，包括主控CPU模块，所述主控CPU模块连接有电源模块，所述电源模块启动检测无误后输出纯净稳定直流电压；所述主控CPU模块连接有驱动功率模块，所述驱动功率模块根据主控CPU模块的指令，控制无刷电机并记录存储电机工作信息；所述主控CPU模块连接有检测反馈及保护模块，所述检测反馈保护模块用于检测全系统工作状态，并在异常时进行指示；所述主控CPU模块连接有通信模块，所述通信模块连接上位机。2.根据权利要求1所述的机器人关节电机驱动电路，其特征在于，所述电源模块接入7.6V-36V超宽直流电压，并在启动检测无误后输出3.3V和5V纯净稳定直流电压并将电源指示灯点亮。3.根据权利要求2所述的机器人关节电机驱动电路，其特征在于，所述主控CPU模块在上电后，经复位→自检→反馈检测→检测结果存储并显示，检测无误后系统进入待命状态。4.根据权利要求3所述的机器人关节电机驱动电路，其特征在于，当检测出现故障信号时利用LED信号灯显示，存储信息通过上位机显示，并且当待命状态超过一定时间阀值后进行超低功率空闲模式。5.根据权利要求4所述的机器人关节电机驱动电路，其特征在于，所述驱动功率模块根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：史海波，
申请(专利权)人：北京智控城服科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11