[发明专利]面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统和方法

权利要求书

1.一种面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统，其特征在于，包括:

通信控制模块：通过PC上位机与MCU下位机进行通信控制，模拟空间在轨服务的柔性臂通信；

电流驱动模块：采用MOS管进行电路开关控制，通过电平转换和SMA驱动电路，以设定时间内对柔性臂进行电流驱动；

电源模块：使用直流稳压电源供电，使SMA驱动电路稳定；

所述通信控制模块包括PC上位机、MCU下位机，所述通信控制采用串口通信；

PC上位机通过串口通信将控制信号传输给MCU下位机，MCU下位机接收控制信号后，将控制信号发送至电流驱动模块进行电平转换；

所述电流驱动模块包括电平转换模块、SMA驱动模块；

电平转换模块接收控制信号，通过电平转换将控制信号转变为高电平信号，所述高电平信号送达至MOS管，使得MOS管导通；

MOS管导通使得SMA驱动模块中SMA驱动电路构成回路，PC上位机控制通电时间和通电的SMA驱动电路，对柔性臂进行姿态控制；

控制信号传输方向为PC上位机至MCU下位机，再至IO口电平，再至电平转换芯片，再至MOS管开关，再至SMA,以此传输完成从上层到驱动机构下层的控制信号传递；

MCU下位机内部包括以下方面：

a)嵌入式Flash存储器和RAM存储器：内置多达512KB的嵌入式Flash，用于存储程序和数据；多达64KB的嵌入式SRAM以CPU的时钟速度进行读写，不待等待状态；

b)外部中断/事件控制器EXTI：外部中断/事件控制器由用于产生中断/事件请求的边沿探测器线组成；每条线被单独配置用于选择触发事件或者被单独屏蔽；有一个挂起寄存器来维护中断请求的状态；当外部线上出现长度超过内部APB2时钟周期的脉冲时，EXTI能够探测到；多达112个GPIO连接到16个外部中断线；

c)时钟和启动：在启动的时候还是要进行系统时钟选择，但复位的时候内部8MHz的晶振被选用作CPU时钟；选择一个外部的4-16MHz的时钟，并且会被监视来判定是否成功；在这期间，控制器被禁止并且软件中断管理也随后被禁止；同时，如果有需要，PLL时钟的中断管理完全可用；

d)Boot模式：在启动的时候，Boot引脚被用来在3种Boot选项种选择一种：从用户Flash导入，从系统存储器导入，从SRAM导入；Boot导入程序位于系统存储器，用于通过USART1重新对Flash存储器编程；

e)电源供电方案：VDD，电压范围为2.0V-3.6V，外部电源通过VDD引脚提供，用于I/O和内部调压器；VSSA和VDDA，电压范围为2.0-3.6V，外部模拟电压输入，用于ADC，复位模块，RC和PLL，在VDD范围之内，ADC被限制在2.4V，VSSA和VDDA必须相应连接到VSS和VDD；VBAT，电压范围为1.8-3.6V，当VDD无效时为RTC，外部32KHz晶振和备份寄存器供电，通过电源切换实现；

f)电源管理：设备有一个完整的上电复位POR和掉电复位PDR电路；这条电路一直有效，用于确保从2V启动或者掉到2V的时候进行一些必要的操作；当VDD低于一个特定的下限VPOR/PDR时，不需要外部复位电路，设备保持在复位模式；设备特有一个嵌入的可编程电压探测器PVD，PVD用于检测VDD，并且和VPVD限值比较，当VDD低于VPVD或者VDD大于VPVD时会产生一个中断；中断服务程序产生一个警告信息或者将MCU置为一个安全状态；PVD由软件使能；

g)电压调节：调压器有3种运行模式：主MR，低功耗LPR和掉电；MR用在调节模式，LPR用在停止模式，掉电用在待机模式：调压器输出为高阻，核心电路掉电，包括零消耗，寄存器和SRAM的内容不会丢失。

2.根据权利要求1所述的面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统，其特征在于，所述PC上位机调用通信代码，匹配对应的串口通信接口，发送控制信号至MCU下位机；

所述MCU下位机循环等待上位机发送的控制信息，接收控制信息后，则采用缓存区对控制信息进行解析，得到控制编号，通过控制编号控制对应的SMA驱动电路。

3.根据权利要求1所述的面向轨道清理的空间仿生柔性操控臂驱动系统，其特征在于，所述通电时间设置为一次请求接收控制信息的时间，通电时间周期为10s。