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1、第36卷增刊Ⅰ华中科技大学学报(自然科学版)Vol.36Sup.Ⅰ2008年10月J.HuazhongUniv.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Oct.2008服务机器人手臂关节的模块化设计李瑞峰付大鹏(哈尔滨工业大学机器人研究所,黑龙江哈尔滨150001)摘要:设计出一种模块化机器人关节单元,可以完成回转运动,集直流电机驱动、控制及通信于一体.设计了由直流减速伺服电机和行星轮减速器组成的驱动系统,通过设计电机偏置传动实现中心孔走线,避免了机器人手臂控制电缆的磨损和缠绕问题.由单片机AT
2、89S52、电机控制芯片LM629、电机驱动芯片LMD18200及增量式光电编码器完成了直流电机的控制,控制器局域网络(CAN)现场总线控制芯片SJA1000与CAN收发器PCA82C250组成的CAN总线串行通信系统减少了手臂内部的控制电缆线数量.经检测,该关节模块输出力矩为2N·m,重复定位精度为±0.15°.关键词:服务机器人;手臂;模块化关节;结构设计;控制器中图分类号:TP242.2文献标识码:A文章编号:167124512(2008)S120186203Designofmodularizedjointofserv
3、icerobotarmLiRuifengFuDapeng(RoboticsInstitute,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Thispaperdesignedamodularizedrobotjointunitusedforservantrobot.Completedwithdirectcircuit(DC)motoractuating,controlandcommunicationfunction,thisunitcanbothrotatea
4、ndwing.DesignadrivingsystemwhichcomposesDCservomotorandplenaryreducer.Bysettingasidethemotor,realizethecenterholerouting,thewearingandwiringoftherobotcontrolcableisavoi2ded.Anintegrativecontrolanddrivingsystemisdesigned.ThesystemusessinglechipAT89S52,motorcontrolch
5、ipLM629,motordrivingchipLMD18200andphotoelectriccodertocontroltheDCmotor.Inordertoreducethecablenumberinrobotarm,theCAN(controllerareanetwork)busseri2alcommunicationsystemconstitutesCANbuscontrolchip,CANtransceiverandPCA82C250.Theresultsofjointperformancetestsshowt
6、hatthismodularizedjointoutputtorqueis2N·mandreset2tingaccuracyis±0.15°.Keywords:servicerobot;arm;modularizedjoint;structuredesign;controller机器人能完成许多不同的任务,但一台机器人能完成任务的范围会受其自身机械结构的限1关节单元的结构设计制.模块化机器人的出现使问题迎刃而解,其通过“搭积木”的方式重新组合模块,可满足不同任务机器人手臂关节是典型的机电一体化产品.[1,2]的需要.根据智能
7、服务机器人手臂关节的模由于结构组成的复杂性,当进行模块设计时,必须块化要求,本文设计了一种集机械结构、控制、驱考虑到各模块的标准化、通用化与规格化,以解决[3,4]动及通信于一体的模块化手臂关节单元,满足服模块间的互换性等问题.务机器人不同的工作需要,可以进行灵活的手臂机器人模块化手臂的关节单元基本零部件包功能组合.括电机、减速器、反馈器件及其他附件.根据减速收稿日期:2008207215.作者简介:李瑞峰(19652),男,教授,E2mail:lrf100@hit.edu.cn.基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2
8、007AA04Z221);长江学者团队计划资助项目(IRT0423).增刊Ⅰ李瑞峰等:服务机器人手臂关节的模块化设计·187·器类型的不同,模块化关节的减速器大致有行星成.SJA1000的数据口D0～D7与AT89S52的P0轮减速器、蜗轮蜗杆减速器及谐波减速器3种.综口相连,SJA100
