一种伺服电机驱动器及机器人制造技术

为克服现有技术中伺服电机驱动器结构仍然较复杂，成本较高的问题，本实用新型专利技术提供了一种伺服电机驱动器及机器人。一种伺服电机驱动器，包括伺服控制板和功率板；所述伺服控制板包括单核控制芯片、电机反馈接口和功率板接口；所述单核控制芯片分别与所述电机反馈接口和所述功率板接口相连接；所述单核控制芯片包括位置模块、伺服模块、PID模块和运算放大器；本实用新型专利技术提供的伺服电机驱动器，其采用单核控制芯片，使布线简单，使用更可靠，采用伺服系统的闭环控制，通过从伺服电机和功率板接收采样信号，包括力矩、速度和位置等，具有反馈线性化控制、滑模变结构控制、自适应控制等优点。

A servo motor driver and robot

【技术实现步骤摘要】
一种伺服电机驱动器及机器人
本技术涉及机器人领域，尤其指机器人领域中的伺服电机驱动器。
技术介绍
机器人的组成主要包括伺服电机、伺服电机驱动器和其他执行机构；伺服电机驱动器驱动伺服电机动作，伺服电机带动执行机构执行设定动作。目前，现有伺服电机驱动器基本都采用DSP(中文全称：数字信号处理；英文全称：DigitalSignalProcessing)加FPGA(英文全称：Field－ProgrammableGateArray，中文全称：现场可编程门阵列)双芯片设计。比如，以市面某方案为例，其伺服电机驱动器，包括数字电路、功率电路和隔离电路；数字电路包括DSP芯片、FPGA、AD芯片、上电复位电路、运算放大器、门电路等等。而上述双芯片设计的伺服电机驱动器结构仍然较复杂，且两芯片设计的方案也使得其成本较高，性价比不具备优势。
技术实现思路
为克服现有技术中伺服电机驱动器结构仍然较复杂，成本较高的问题，本技术提供了一种伺服电机驱动器及机器人。本技术一方面提供了一种伺服电机驱动器，包括伺服控制板和功率板；所述伺服控制板包括单核控制芯片、电机反馈接口和功率板接口；所述单核控制芯片分别与所述电机反馈接口和所述功率板接口相连接；所述单核控制芯片包括位置模块、伺服模块、PID模块和运算放大器；所述位置模块与所述功率板接口和所述电机反馈接口相连，用于接收从所述功率板接口上反馈的采样信号和从所述电机反馈接口上反馈的编码器信号，进行位置模型运算，生成位置信号；所述伺服模块用于根据所述位置信号生成控制信号；所述PID模块用于根据所述控制信号输出PID指令；所述运算放大器用于将所述PID指令进行放大输出伺服控制信号；所述功率板接在所述伺服控制板的功率板接口上，以接收所述伺服控制信号，驱动所述伺服电机的动作。本技术提供的伺服电机驱动器，其采用单核控制芯片，使布线简单，使用更可靠，采用伺服系统的闭环控制，通过从伺服电机和功率板接收采样信号，包括力矩、速度和位置等，具有反馈线性化控制、滑模变结构控制、自适应控制等优点，通过采用不依赖数学模型的模糊控制和神经元网络控制方法，通过检测伺服电机的反电动势来确定电机的转子位置，实现电机的准确换向，从而达到调速的目的。进一步地，所述功率板包括整流滤波模块、高压直流电源模块、第一低压电源模块和第二低压电源模块、智能功率模块、三相智能开关和控制板接口；所述控制板接口与所述伺服控制板连接；所述整流滤波模块用于与外接的交流电源相连接，将外部交流电源进行整流滤波处理后输送给高压直流电源模块；所述高压直流模块用于将近整流滤波处理后的电源处理后输出高压直流电；所述第一低压电源模块与所述高压直流电源模块电连接，用于将所述高压直流电源模块输出的所述高压直流电转变为第一低电压输出，为所述智能功率模块提供低压电源；所述第二低压电源模块与所述第一低压电源模块点连接，用于将所述第一低压电源模块输出的第一低电压转变为第二低电压，通过控制板接口为所述伺服控制板提供低压电源；所述智能功率模块与所述控制板接口互联，用于对智能功率模块的状态进行采样，向所述控制板接口发送所述采样，接收所述控制板接口上的伺服驱动信号，以向三相智能开关输出驱动信号；所述三相智能开关与所述智能功率模块电连接，接收所述智能功率模块的驱动信号，以控制高压直流电源模块与所述外接的伺服电机的通断。进一步地，所述伺服控制板上还设有功能模块。进一步地，所述伺服控制板上还设有用于对该伺服电机驱动器进行试验时提供电源的试验驱动电源模块。进一步地，所述伺服控制板上还设有用于对伺服驱动器的有关控制参数进行设定的输入设定接口。进一步地，所述伺服控制板上还设有备用接口。进一步地，所述单核控制芯片内集成DSP和FPGA模块。本技术第二方面提供了一种机器人，包括伺服电机驱动器和伺服电机。本技术提供的机器人，其在伺服电机驱动器内采用单核控制芯片，使布线简单，使用更可靠，采用伺服系统的闭环控制，通过从伺服电机和功率板接收采样信号，包括力矩、速度和位置等，具有反馈线性化控制、滑模变结构控制、自适应控制等优点，通过采用不依赖数学模型的模糊控制和神经元网络控制方法，通过检测伺服电机的反电动势来确定电机的转子位置，实现电机的准确换向，从而达到调速的目的。附图说明图1是本技术具体实施方式提供的机器人控制原理框图；图2是本技术具体实施方式提供的伺服控制板原理框图；图3是本技术具体实施方式提供的功率板原理框图；图4是本技术具体实施方式提供的单核控制芯片内部原理框图。其中，1、伺服电机驱动器；2、伺服电机；3、交流电源；4、设定模块；11、伺服控制板；110、单核控制芯片；111、功率板接口；112、电机反馈接口；113、输入设定接口；114、备用接口；115、功能模块；12、功率板；121、整流滤波模块；122、高压直流电源模块；123、第一低压电源模块；124、第二低压电源模块；125、智能功率模块；126、三相智能开关；127、控制板接口；1101、位置模块；1102、伺服模块；1103、PID模块；1104、运算放大器。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例本例将对本技术公开的内容进行具体解释说明。如图1所示，本例提供了一种机器人，包括伺服电机驱动器1和伺服电机2。其中，该机器人采用交流电源3，另外，还设有设定模块4，用于对伺服电机驱动器1的参数进行设定。交流电源3也可以根据需要更换为直流电源。其电源的类型取决于机器人的类型，比如，工业机器人采用交流电源3，娱乐机器人采用直流电源。如图2所示，伺服电机驱动器1，包括伺服控制板11和功率板12；所述伺服控制板11包括单核控制芯片110、电机反馈接口112和功率板接口111；所述单核控制芯片110分别与所述电机反馈接口112和所述功率板接口111相连接；如图4所示，所述单核控制芯片110包括位置模块1101、伺服模块1102、PID模块1103和运算放大器1104；所述位置模块1101与所述功率板接口111和所述电机反馈接口112相连，用于接收从所述功率板接口111上反馈的采样信号和从所述电机反馈接口112上反馈的编码器信号，进行位置模型运算，生成位置信号；所述伺服模块1102用于根据所述位置信号生成控制信号；所述PID模块1103用于根据所述控制信号输出PID指令；所述运算放大器1104用于将所述PID指令进行放大输出伺服控制信号；所述功率板12接在所述伺服控制板11的功率板接口111上，以接收所述伺服控制信号，驱动所述伺服电机的动作。本例中，其电机反馈接口112与伺服电机2上的编码器相连，以获取其编码器信号，该编码器信号翻新伺服电机2的状态所谓的PID模块1103，其内集成有比例、积分、微分控制算法，用来转换输出PID指令，常见用于闭环反馈控制系统中，为本领域技术人员所公知，不再赘述。如图3所示，所述功率板12包括整流滤波模块121、高压直流电源模块122、第一低压电源模块123和第二低压电源模块124、智能功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服电机驱动器，其特征在于，包括伺服控制板和功率板；所述伺服控制板包括单核控制芯片、电机反馈接口和功率板接口；所述单核控制芯片分别与所述电机反馈接口和所述功率板接口相连接；所述单核控制芯片包括位置模块、伺服模块、PID模块和运算放大器；所述位置模块与所述功率板接口和所述电机反馈接口相连，用于接收从所述功率板接口上反馈的采样信号和从所述电机反馈接口上反馈的编码器信号，进行位置模型运算，生成位置信号；所述伺服模块用于根据所述位置信号生成控制信号；所述PID模块用于根据所述控制信号输出PID指令；所述运算放大器用于将所述PID指令进行放大输出伺服控制信号；所述功率板接在所述伺服控制板的功率板接口上，以接收所述伺服控制信号，驱动所述伺服电机的动作。

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机驱动器，其特征在于，包括伺服控制板和功率板；所述伺服控制板包括单核控制芯片、电机反馈接口和功率板接口；所述单核控制芯片分别与所述电机反馈接口和所述功率板接口相连接；所述单核控制芯片包括位置模块、伺服模块、PID模块和运算放大器；所述位置模块与所述功率板接口和所述电机反馈接口相连，用于接收从所述功率板接口上反馈的采样信号和从所述电机反馈接口上反馈的编码器信号，进行位置模型运算，生成位置信号；所述伺服模块用于根据所述位置信号生成控制信号；所述PID模块用于根据所述控制信号输出PID指令；所述运算放大器用于将所述PID指令进行放大输出伺服控制信号；所述功率板接在所述伺服控制板的功率板接口上，以接收所述伺服控制信号，驱动所述伺服电机的动作。2.根据权利要求1所述的伺服电机驱动器，其特征在于，所述功率板包括整流滤波模块、高压直流电源模块、第一低压电源模块和第二低压电源模块、智能功率模块、三相智能开关和控制板接口；所述控制板接口与所述伺服控制板连接；所述整流滤波模块用于与外接的交流电源相连接，将外部交流电源进行整流滤波处理后输送给高压直流电源模块；所述高压直流模块用于将近整流滤波处理后的电源处理后输出高压直流电；所述第一低压电源模块与所述高压直流电源模块电连接，用于将所述高压直流电源模块输出的所述高压直流电转变为第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁水生，郭亨浩，
申请(专利权)人：深圳鹏城运控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44