[发明专利]一种空间柔性臂驱动控制器

说明书

本发明公开了一种空间柔性臂驱动控制器，包括二次电源与配电模块、中央处理器模块、电机驱动模块、电机控制模块和旋变控制模块，通过各个模块的配合，实现对电机组的协同控制，为柔性臂提供路径规划、任务调度、资源管理、供配电、电机驱动控制等功能。本发明具备柔性臂关节电机的同步驱动控制功能，具备仲裁切机数据恢复的冗余设计功能，具备星上1553B接口及遥操作接口功能。

技术领域

本发明涉及机械臂的控制领域，具体涉及空间柔性臂驱动控制整体电路架构设计。

背景技术

驱动控制器是机械臂的控制中枢，至关重要。当前市场上机械臂的控制器和驱动器通常是分离的，电机驱动器集成在机械臂关节内。而柔性机械臂具有多关节多自由度控制的特点，共有15路电机驱动控制，将驱动器和控制器分立设置，将带来体积大重量大的缺点，无法适应空间载荷的要求。同时市场上机械臂控制器和驱动器没有进行专用的冗余设计，可靠性较低，也无法适应空间环境。

为解决上述问题，本发明提供一种高可靠、全模块化设计的空间柔性臂驱动控制器，为柔性臂提供路径规划、任务调度、资源管理、供配电、电机驱动控制等功能。

发明内容

针对目前的柔性臂的驱动器和控制器体积大、可靠性较低的问题，本发明提出一种具备柔性臂关节电机的同步驱动控制功能，具备仲裁切机数据恢复的冗余设计功能，具备星上1553B接口及遥操作接口功能的空间柔性臂控制驱动器。

为实现上述目的，本发明提出一种空间柔性臂控制驱动器，为全模块化设计，包括相互独立的二次电源与配电模块、仲裁冗余备份模块、电机驱动模块、电机控制模块和旋变控制模块；所述二次电源与配电模块与该控制器的各个模块连接并提供各模块需要的二次电源；所述中央处理器模块与所述电机控制模块连接，可接收并解码外部指令后，发出电机控制指令至所述电机控制模块；所述电机控制模块还分别与所述电机驱动模块以及旋变控制模块连接，该电机控制模块接收所述电机控制指令后，发出电机驱动控制指令至所述电机驱动模块、发出控制信号至旋变控制模块，所述旋变控制模块接到该控制信号后控制电机组发生旋变；所述电机驱动模块还与所述电机组连接，该电机驱动模块接收所述电机驱动控制指令，并将该电机驱动指令放大成电机驱动信号，并将该信号传输至电机组，对电机组进行驱动。

优选的，所述旋变控制模块将电机组的旋变数据发送给所述电机控制模块所述电机控制模块将该旋变数据发送给所述中央处理器模块；所述中央处理器模块根据该旋变数据计算得到所述电机组的当前控制状态。

优选的，该空间柔性臂驱动控制器还包括仲裁冗余备份模块，该仲裁冗余备份模块与所述中央处理器模块连接，该仲裁冗余备份模块可接收并存储所述中央处理器模块发来的柔性臂控制数据；所述柔性臂控制数据包括所述电机组的旋变数据和当前控制状态。

优选的，所述中央处理器模块包括功能完全一致的中央处理器主模块和中央处理器备模块，同一时间只有中央处理器主模块或者中央处理器备模块工作；中央处理器模块的当前工作模块将柔性臂控制数据发送至所述仲裁冗余备份模块。

优选的，通过所述仲裁冗余备份模块仲裁切机，可切换所述中央处理器模块的当前工作模块，同时所述仲裁冗余备份模块将存储的柔性臂控制数据发送至切换后的所述中央处理器模块的当前工作模块。

优选的，所述电机组为旋转变压器测位的N路无霍尔直流无刷电机；所述电机驱动信号包括N路电机驱动信号；所述旋变控制模块同时控制所述电机组中的N路电机。

优选的，所述仲裁冗余备份模块包括相同功能的仲裁主模块和仲裁备模块，同一时间只有仲裁主模块或者仲裁备模块工作，当前工作的模块无法正常工作时，则切换至另一个功能完全一致的模块。