1、模塊化機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域未來(lái)的重要研究方向之一。模塊化設(shè)計(jì)具有靈活性好、設(shè)計(jì)周期短、設(shè)計(jì)成本低且便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)自動(dòng)裝配輕型機(jī)械臂的應(yīng)用需求，研制具有力感知及柔順控制功能的模塊化關(guān)節(jié)，以滿(mǎn)足快速發(fā)展的裝配作業(yè)的需求。
　　為提高輕型機(jī)械臂的互換性和可維護(hù)性，縮短開(kāi)發(fā)周期，采用模塊化以及一體化的思想設(shè)計(jì)其關(guān)節(jié)。根據(jù)裝配任務(wù)的需求，確定了關(guān)節(jié)需要滿(mǎn)足的功能及性能指標(biāo)，基于此，設(shè)計(jì)了關(guān)節(jié)的總體方案，將機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、傳感、控制集成為

2、一體，并完成了關(guān)鍵部件的選型，包括關(guān)節(jié)電機(jī)、諧波減速器、位置傳感器、失電抱閘以及軸承等?；谠O(shè)計(jì)的方案將各部件裝配起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)傳動(dòng)可靠、集成度高、具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械和電氣接口、可實(shí)現(xiàn)中空走線(xiàn)的模塊化關(guān)節(jié)。
　　根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)果，推導(dǎo)了一體化關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)模型，建立了包含位置、速度及電流三環(huán)在內(nèi)的閉環(huán)仿真系統(tǒng)?；谠撓到y(tǒng)，完成了關(guān)節(jié)控制器的算法驗(yàn)證，為設(shè)計(jì)本課題的伺服驅(qū)動(dòng)器提供了技術(shù)支持。通過(guò)分析機(jī)械臂的負(fù)載能力及運(yùn)行情況，得出關(guān)節(jié)電機(jī)適于

3、采用id=0的磁場(chǎng)定向矢量控制策略和采用空間脈寬調(diào)制技術(shù)的結(jié)論。為滿(mǎn)足一體化關(guān)節(jié)實(shí)時(shí)性、開(kāi)放性、靈活性的控制需求，開(kāi)發(fā)了基于FPGA的伺服控制器。該控制器主要包括時(shí)序控制模塊、電流信號(hào)采集電路及其信號(hào)處理模塊、矢量變換模塊、PI調(diào)節(jié)器、三角函數(shù)計(jì)算模塊、空間矢量脈寬調(diào)制模塊、絕對(duì)式編碼器SSI總線(xiàn)接口電路及采集模塊等，綜合實(shí)現(xiàn)了傳感器信號(hào)采集與融合、伺服控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等功能。
　　最后完成了樣機(jī)的集成和調(diào)試。以開(kāi)發(fā)的樣機(jī)作為測(cè)試對(duì)