1、 开 发 与 创 新 ! 引 言 “ 模 块 化 设 计 ” 是 针 对 常 规 机 器 人 的 设 计 方 法 的 不 足 提 出 的 。 模 块 化 是 系 统 设 计 和 建 立 的 一 种 现 代 方 法 。 模 块 化 正 成 为 自 !# 年 以 来 机 器 人 多 功 能 性 、 灵 活 性 和 容 错 性 研 究 后 新 的 机 器 人 研 究 热 点 ， 近 年 来 引 起 了 日 本 、 美 国 等 大 学 和 研 究 机 构 的 极 大 兴 趣 。 机 器 人 采 用 模 块 化 设 计 的 优 点 ： !重 构 性 好 ； 冗 余 性 好 ； #装 配 方 便 ； $灵
2、 活 性 好 ； %便 于 维 护 。 本 文 在 对 国 内 外 机 器 人 模 块 化 关 节 调 研 的 基 础 上 ， 提 出 了 集 机 械 和 基 于 $% 方 向 上 所 受 到 的 最 大 应 力 分 别 为 !/44#0=1、 ! 控 制 管 理 。 同 时 选 用 (9 空 闲 状 态 下 ， 由 67: 接 口 电 路 将 数 据 或 控 制 信 息 写 入 双 口 =;， 然 后 由 中 断 申 请 通 知 896 芯 片 ， 896 按 照 命 令 执 行 相 应 的 操 作 ， 并 通 过 7;$ 接 口 芯 片 向 7;$ 总 线 发 送 数 据 或 控 制 指
3、令 。 896 接 收 到 从 7;$ 节 点 的 反 馈 信 息 时 ， 在 获 取 双 口 =; 控 制 权 后 ， 将 其 写 入 双 口 =;， 最 后 由 中 断 申 请 电 路 启 动 内 核 驱 动 程 序 ， 并 通 知 应 用 程 序 取 走 反 馈 信 息 。 使 用 双 口 =;， 将 67: 适 配 卡 的 内 存 空 间 直 接 映 射 到 主 机 内 存 空 间 ， 实 现 了 7;$ 总 线 与 中 央 处 理 机 的 高 速 数 据 交 换 !# 。 伺 服 运 动 系 统 工 作 原 理 ： 位 置 控 制 器 由 给 定 的 位 置 信 号 与 从 编 码
4、器 得 到 的 位 置 信 号 间 的 偏 差 给 出 速 度 控 制 （ !） 理 论 坐 标 系 与 实 际 坐 标 系 不 重 合 （ ） 连 杆 坐 标 系 图 5 关 节 坐 标 系 描 述 #$%5 .#/$*/0 12 :; /./)4(* 5 开 发 与 创 新 !#$% :)+%/*10,)2 3(040/5 2 ?-0/*； #A,-%B %9 :1%C*0%/2 3(040/5 6/07(+)08 %9 D%) */; E(B(,%CC1/0,*0%/)2 3(040/5 =FG2 ?-0/*H 415)/.6)7 E-0) I*I(+ I+()(/) * C(-%; 9
5、%+ C%;1B*+ +% ,%/+%B )8)(C# :9(+ -( */*B8)( %9 )+() */; ;0)%+0%/2 0 )() 1I * C*+0J C%;(B K0- (+%+)# : -( )*C( 0C(2 D?. *;*I(+ */; LAD )(+7% ,%/+%BB(+ *+( ;()05/(;# E-( ,-*+*,(+0)0,) %9 -( C%;1B( *+( ()(; */; */*B8M(;# E-( C*0/ ,-*+*,(+0)0,) C( -( ;()05/ *+5(# 89 :%/,5： +%1B(； LAD； D?. 表 2 测 试 结 果 及
6、分 析 T a b . 2 T h e r e s u l t a n d a n a l y s i s o f t h e t e s t 型 号 电 机 转 速 #$% 载 荷 - 。 控 制 系 统 的 软 件 流 程 如 图 3 所 示 。 ! 模 块 化 关 节 的 性 能 测 试 模 块 化 关 节 的 性 能 测 试 是 在 北 京 某 谐 波 传 动 有 限 责 任 公 司 进 行 的 ， 流 程 见 图 3 所 示 。 该 公 司 是 谐 波 传 动 国 家 重 点 工 业 试 验 基 地 、 国 家 谐 波 传 动 技 术 研 究 推 广 中 心 。 !# 运 动 误 差
7、 和 空 回 误 差 测 试 （ !） 测 试 设 备 及 装 置 。 !光 栅 式 测 量 仪 ； =.23 秒 的 ! 面 棱 体 ； #!7的 !-.! 型 平 直 度 测 量 仪 （ 准 直 光 管 ） ； $基 准 工 作 台 ； %测 试 附 件 （ 支 架 、 连 轴 节 等 ） 。 （ ） 测 试 结 果 及 分 析 。 设 计 指 标 ： 回 差 均 小 于 236， 运 动 误 差 均 小 于 236。 测 试 结 果 符 合 设 计 要 求 。 关 节 精 度 测 试 记 录 见 表 !。 !$ 额 定 力 矩 和 最 大 力 矩 测 试 设 计 指 标 ： 额 定 输
8、出 扭 矩 不 小 于 54， 最 大 输 出 扭 矩 不 小 于 !.! 许 雪 峰 ， 董 星 涛 2谐 波 齿 轮 传 动 误 差 分 析 ;+2浙 江 工 业 大 学 学 报 ， !441， !2 ;?8 控 制 器 原 理 及 其 在 运 动 控 制 系 统 中 的 应 用 ;:2 北 京 清 华 大 学 出 版 社 A .0， 00-B05.2 ;0: 设 备 驱 动 程 序 开 发 ;:2 北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 ， .0， -2 ;- 尔 桂 花 ， 窦 曰 轩 2 运 动 控 制 系 统 ;:2 北 京 清 华 大 学 出 版 社 A .， 31B112 表 3 性 能 比 较 T a b . 3 T h e c o m p a r i s o n o f c a p a b i l i t y 参 数 关 节 额 定 驱 动 力 矩 （ 伺 服 系 统 的 软 件 流 程 ; ? 5%*):./ *$%:6./) %* 5/#% 595) 0
