双控助力机械手主控制器模块和电源模块的设计

   随着机器人技术的飞速发展，机械手在工业中的应用越来越广泛，但由于受成本和功能限制，工业机械手不能独立完成所有的物料搬运工作，大量的物料搬运工作仍然需要人力来完成，不仅使得工人的劳动强度大、工作效率低，而且容易对工人造成伤害。工业机械手在搬运和码放物料时，严格按照程序指令运行，无法随机应变，人机互动性不好，给生产带来不便"，而在许多物料搬运场合需要流动作业，只有通过人机合作才能完成。针对这种情况，一些工程师提出了智能辅助设备的构想，旨在提高物料搬运装配的生产效率。

   智能辅助设备是一种新颖的助力设备，主要应用于装配生产线或其他涉及物料搬运、传递、打包、码垛的作业。利用力的平衡原理，智能辅助设备能够通过人机合作完成对重物在工作空间内任意位置的操控，对物料进行移动与定位，实现对重物的提升和下降动作。为了提高机械手在物料搬运中的人机互动和灵活性，设计了一种可以实现人机合作的双控助力机械手控制系统。

   根据系统功能需求，双控助力机械手的控制系统可以通过选择两路操作控制实现系统工作。系统的硬件电路设计主要包括五个模块：主控制器模块，电源模块，信号采集模块，模数转换模块，电机驱动模块。其中信号采集模块中包含两路操作力信号采集，一路是操作手柄中力传感器信号的采集，另一路是重量控制器中称重传感器信号的采集。

   双控助力机械手的主控制器模块，系统主控CPU的主要作用是实现对系统的整体控制。控制助力机械手系统中的主控芯片与其他控制芯片相比，其性能高、成本低、功耗低，且工作速度快，外围接口功能强大。它不仅要把系统各个输入信号进行检测和处理，还要对系统各个功能模块发送控制指令，与各个模块进行通信。芯片把A/D转换的数字信号进行处理，并向电机驱动模块发送驱动PWM脉冲指令，控制直流电机的转动方向和速度，同时与上位机进行通信。

   双控助力机械手电源模块，主要为系统电路提供工作电源。直流电机驱动需要24V电源，主控芯片需要3.3V电源，模数转换电路需要5V电源，因此系统控制板需要电源转换电路，将24V降压为5V，5V降压为3.3V。24V转5V电路采用芯片，芯片输入电压范围为4.4-36V，输出电压可调从1.235V到35V；5V转3.3V电路采用低压差、低噪声输出稳压芯片，固定输出3.3V电压。