EAST柔性内窥机械臂执行末端采集系统.pdf

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1、2016正仪表技术与传感器2016第9期InstrumentTechniqueandSensorNo．9EAST柔性内窥机械臂执行末端采集系统梁世盛，袁茂强，王力，李芳昕(上海航天设备制造总厂研发部，上海200245)摘要：针对EAST(experimentaladvancedsuperconductingtokamak)柔性内窥机械臂执行末端高定位精度和耐高温的要求。设计了一种基于磁线性编码器位置数据采集系统。该系统主要由主控芯片DSPIC33FJ128MC804控制，利用磁线性编码器AS5311、温度传感

2、器完成旋转角度和温度的采集，最后通过CAN方式将数据传输至上位机。通过大量的实验并采用多种优化设计，验证了该系统位置数据采集的准确性。并且能在高温环境中长时间稳定工作。关键词：EAST；高温；AS5311；DSPIC33FJ128MC804；CAN；数据采集中图分类号：TP362文献标识码：A文章编号：1002-1841(2016)09—0041—04DataAcquisitionSystemforEASTFlexibleEndoscopicManipulatorPawLIANGShi—sheng，YUANM

3、ao-qiang，WANGLi，LIFang—xin(ShanghaiAerospaceEquipmentsManufacturer，Shanghai200245，China)Abstract：AccordingtotherequirementofhighpositioningaccuracyandhightemperatureresistantoftheEASTflexibleen·doscopicmanipulator'spaw，aposition-dataacquisitionsystembasedon

4、magneticlinearencoderwasdesigned．ThissystemwasmainlycontrolledbyDSPIC33FJ128MC804，andthemagneticlinearencoderAS5311wasused，temperaturesensorwasusedtocollecttherotationangleandthetemperaturerespectively，andthenthedatawassenttotheuppermachinebyCANcommunica—ti

5、on．Atlast，throughalargenumberofexperimentsandusingavarietyofoptimizationdesign，theaccuracyofthedataacquisitionsystemisverified，anditCanworkstablyforalongtimeinhightemperatureenvironment．Keywords：EAST；hightemperature；AS5311；DSPIC33FJ128MC804；CAN；dataacquisit

6、ion0引言精确定位都由相同的采集板进行信息的反馈。本文EAST全超导托卡马克核聚变实验装置是国家将主要阐述末端执行器的采集系统设计原理和实验“九五”重大科学工程项目．是由等离子物理研究所自情况。行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置[1]。托卡马克装置内部工况恶劣，第一壁作为保证EAST安全运行的重要部件，长期工作于高辐射、高温和高磁场环境中[2]，势必造成损伤而需维护，但人无法直接进入腔体内进行工作。因此面向托卡马克腔维护的操作如检测、抓取、拆卸、焊接、搬移等作业必须图1机械臂执行末端三维图由机械臂完成，

7、作为机械臂的重要组成部分，末端执1系统总体设计行器的操作精度决定所有操作能否精确完成，而其操在末端执行器系统中，除了位置信息是一个重要作精度又依赖自身的数据采集系统，因此如何研制高参数外，还需了解电机工作时的温度，对电机的运行精度高可靠性的位置数据采集系统显得尤为重要。是状况进行实时监控，另外还需对手爪意外掉电进行数机械臂系统中不可或缺的部分。它不仅需要克服托卡据保护。马克内部的恶劣环境，还需确保采集精度，是机械臂按上述功能要求。设计的数据采集系统主要由位设计中的一个难点。执行末端(手爪)整体结构如图1置传感

8、器、温度传感器和数据存取模块组成，其框图所示。主要由4个电机组成，分别负责、y、z轴和A如图2所示。轴(对应、y、z方向和手爪夹具运动)，每个方向的系统工作原理：单片机通过QEI方式读取位置传收稿日期：2015-12-24感器数据；A／DEl对温度传感器进行采集，将数据通42InstrumentTechniqueandSensorSep．2016I_+J数据存储模块口、SPI接口、CAN接口等，满足