助力机械手零重力控制系统方案设计

   随着现代化工业生产的不断发展，助力机械手得到广泛应用，但受成本和功能限制还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需要人来完成。如何降低工人的劳动强度，提高工作效率，避免对工人的身体伤害，需要在传统的专用工具和助力设备基础上，研发生产新一代人机工程设备：智能助力机械手，也即伺服控制智能助力机械手，是一种可与操作者在同一物理空间实现人机合作作业的特种作业—助力机械手的零重力操作。

   助力机械手零重力操作控制系统的硬软件包括单片机控制系统及其外围电路设计、电机驱动电路设计，硬件基础上的软件设计。

   1、控制系统方案设计

   助力机械手实现零重力操作系统的速度伺服控制，可以有两种控制方法：模拟式控制和数字式控制。

   两种控制方法的区别在于控制器实现方式的不同：模拟式控制方法的控制器由模拟电路来实现，控制器的结构形式是固定的，只能在一定范围内调整控制器的参数，其技术成熟，工作可靠，可以买到现成的产品；数字式控制方法的控制器由计算机程序来实现，控制器的结构形式可以通过改编程序来改变，控制器的参数和控制算法可以根据用户需要来调整和选择，需要进行软件开发，工作量较大。

   由于本公司对重物提升系统的工作性能要求较高，要实现控制的智能化，简单的伺服控制已不能满足使用要求，优先选用数字控制。根据系统结构并考虑成本，采用单片机控制就可以满足使用要求。

   2、控制系统硬件

   系统工作原理：在新的采样周期到来时，光电编码器测得的电机速度反馈信号通过Encoder接口反馈到单片机。单片机系统通过A/D接口从上位机获得电机给定速度，或是单片机系统自行给定电机速度。单片机系统根据给定的运动速度与实际速度的反馈信号相减，得出偏差，经过各种控制算法（如PI）得出控制量。单片机再把控制量输出，经过功率放大，驱动直流电机，然后进入下一个采样周期。

   LED显示主要用于软件调试和一些需要显示特定参数的场合。这就是本调速控制器的工作原理。