【導讀】危險品處理機器人是用于危險彈藥夾持、拔出、搬運和放置作業(yè)，并可攜帶和放置的裝置。本文從機械手的結(jié)構(gòu)形式出發(fā)，詳細介紹了危險品處理機器人的作用，著重強調(diào)了控制系統(tǒng)和硬件設計的實現(xiàn)。經(jīng)過測量得出機械手的和項技術(shù)指標。
該項目的完成將解決長期困擾我軍的事故炮彈、戰(zhàn)爭遺留彈等危險彈藥安全處理問題。機械手是危險品處理機器人操作過程中直接與彈藥接觸的重要部件，主要用于執(zhí)行對危險彈藥的夾持、拆除、搬運和放置作業(yè)， 機械手工作的穩(wěn)定性直接決定著彈藥處理的成功率，因此機械手的設計至關重要。
機械手的三塊控制器的控制芯片都為2407DSP，雖然三塊控制器實現(xiàn)的功能不同，但在硬件電路設計時按照DSP管腳的功能，設計外圍電路如下：
PWM 管腳：
DSP 的每個事件管理器都有與比較單元相關的PWM 電路，能夠產(chǎn)生六路帶可編程死區(qū)和輸出極性的PWM 輸出，但是都是成對輸出的，對于本控制器需要的獨立的輸出，每個事件管理器只有3 路，一個DSP 有兩個事件管理器，可以獨立的輸出6 路PWM 波。液壓控制器需要6 路PWM 波驅(qū)動電業(yè)比例閥，而伺服電機控制器需要4 路0-5V 的加速器信號調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，在設計電路時將這兩種電路設計在一起，并制成印刷電路板，焊板時按每板的功能焊接即可，液壓控制器需要輸出PWM 波形，芯片用LM393 做比較器，此時電阻R19 和電容C71 不焊即可，但要有R21上拉電阻，R17 和R18 將2 腳電壓分在1.7V 左右比較合適。伺服控制器需要輸出0-5V 電壓芯片用LM2904 做運放用，焊電阻R19 和電容C17不用MOS 管、R21 和外接電源，也不用焊R17，直接將DSP 輸出0-3.3V 電壓放大到0-5V 輸出。PWM/電壓輸出電路圖見圖1：
圖1 PWM/電壓輸出電路
IO 口：DSP 的數(shù)字I/O 口模塊具有控制專用I/O 和復用引腳的功能，可以輸出輸入高低電平信號，根據(jù)其功能將其設計成開關量輸出，輸入，并用其控制繼電器，作為控的開關。開關量輸入只要用電阻分壓即可，開關量輸出使用光耦隔離，本設計用的光耦PC817，比較適合DSP 使用。當DSP 輸出高電平時繼電器吸合，CNETA1 和CNETA2 兩腳導通繼電器電路圖見圖2：
圖2 繼電器電路圖
QEP 電路：DSP 的每個時間管理器都有一個正交編碼器脈沖（QEP）電路。當QEP電路被使能時可以對CAP1/QEP1 和CAP2/QEP2（對于EVA 模塊）引腳上的正交編碼輸入脈沖進行解碼和計數(shù)。正交編碼脈沖電路可用于連接光電編碼器以獲得旋轉(zhuǎn)機械的位置和速率。伺服電機控制器需要使用QEP 電路，由于一個伺服電機控制器需要控制4 臺伺服電機，所以碼盤信號使用74153 芯片選擇輸入，同時碼盤的每路信號都有正負兩根線通過運放放大后再到74153 選擇后輸入DSP，碼盤選擇電路見圖3：
圖3 碼盤選擇電路
其中W/R/IOPC0 為使能信號，XINT1/IOPA2 和XINT2/ADCSOC/IOPDO 構(gòu)成選擇信號，74153 通過選擇信號的選擇碼選擇一對信號從7 腳和9 腳輸出給DSP。其他硬件電路設計包括電源、串口、CAN 總線和DSP 外圍接線等都是典型的設計。相關閱讀：
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