肝腫瘤消融機器人控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-02 22:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在 60186。C震動 5 Hz 到 500 Hz, 高達(dá) grms， 海拔 400 m 到 5,000 m，沖擊 40 g 峰值加速度 驅(qū)動控制器選擇 ACK卡?？刂颇Ｊ?: Indexer, 點到點 , PVT,電子凸輪 , 電子齒輪 ,位置 , 速度 , 力矩；命令接口 ： CANopen/DeviceNet， ASCII 和離散 I/O， 步進(jìn)脈沖命令， 177。10V 位置 /速度 /力矩命令， PWM 速度 /力矩命令，主編碼器；通訊： CANopen/DeviceNet， RS232反饋，數(shù)字積分 A/B 編碼器 ， 旋轉(zhuǎn)變壓器 輔助編碼器輸入 / 編碼器輸出，模擬編碼器 [ADP, ACJ S 選項 ]， 數(shù)字霍爾， I/O 數(shù)字 ， 812 輸入 , 24 輸出。 本方案選的 ACK 卡是 ACK05506 MODEL Ic Ip VDC ACK05506 3 6 55 Ic 為額定電流， Ip 為峰值電流 通訊方式： CANopen/DeviceNet、 RS232 電流環(huán)的刷新頻率 14KHz() 位置環(huán)和速度換刷頻率 (357us) 驅(qū)動電機的選擇 有刷直流電機主要由靜止部分磁極體、轉(zhuǎn)動部分電樞以及電刷和換向器等組成，如圖 1 所示。圖中， N、 S 為磁極體 線圈 abed 組成電樞，電刷 A、 B 和換向片 Ⅱ 組成機械換向機構(gòu)。當(dāng)接上 電源 ，電流 I 從電刷 A 流進(jìn)去，經(jīng)過換向片 I、線圈 abed 至換向片 Ⅱ ，然后由電刷 B 流出。根據(jù)畢奧 178。 薩伐 爾定律：如果 磁場 中有一載流導(dǎo)體，且導(dǎo)體與磁場方向相互垂直，則作用在載流導(dǎo)體上的電磁力應(yīng)為／ ＝ IBι ，其中，I 為流過導(dǎo)體的電流； B 為磁通密度； ιa 為載流導(dǎo)體的有效長度。這個力形成了作用在線圈上的電磁轉(zhuǎn)矩。根據(jù)左手定則，線圈在這個電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，將按逆時針 8 方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)載流導(dǎo)體轉(zhuǎn)過 180176。 電角度后，電流 I 還是從電刷 A 進(jìn)去，經(jīng)由換向片I、線圈 dcbca，至換向片 Ⅱ ，最后仍從電刷 B 流出?？梢?，在有刷直流電機中，就是借助電刷一換向片，使得在某一磁極下，雖然導(dǎo)體在不斷更替，但只要外加電壓的極性不變，則導(dǎo)體中流過的 電流方向始終不變，作用在電樞上的電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終不變，電機的旋轉(zhuǎn)方向也始終不變，這就是有刷直流電機的機械換相過程。 圖 31 無刷直流電動機采用電子換向裝置，代替了傳統(tǒng)的機械換向裝置（換向器和電刷），不但保留了直流電動機良好的調(diào)速與啟動特性，而且具有交流電動機結(jié)構(gòu)簡單和維修方便等優(yōu)點，這種電動機性能良好，工作可靠，因此，近年來迅速發(fā)展。傳統(tǒng)型直流電動機電樞是旋轉(zhuǎn)的，磁極是靜止的，但無刷直流電動機于此相反，磁極是旋轉(zhuǎn)的，電樞是靜止的，電樞繞組的電流換向可借助位置傳感器和電子開關(guān)電路來完成。使電機無刷。無刷直流電動機一般由電動機、位置傳感器、和電子開關(guān)三部分組成。電動機本身由多相（三相、四相、五相不等）電樞繞組定子和一定極對數(shù)的永磁體 轉(zhuǎn)子組成。 AA、 BB、 CC 表示電動機的三相定子繞組， NS 是永久磁鐵，是電動機的轉(zhuǎn)子，PS 是轉(zhuǎn)子位置傳感器，它的轉(zhuǎn)子與電動機的轉(zhuǎn)子同軸相連， BG BG BG3 是電子開關(guān)線路的功率開關(guān)管，三相繞組 A、 B、 C 分別于 BG BG BG3 相串聯(lián)后接到電源上。它的動作原理是，由 PS 發(fā)出信號控制 BG BG BG3 等開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，相應(yīng)的定子繞組中，就有電流通過并產(chǎn)生磁場，該磁場與永磁轉(zhuǎn)子磁極相互作用便產(chǎn)生力矩，使電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由于位置傳感器轉(zhuǎn)子與電動機同軸相連，因此它的轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動并依次 地向 BG BG BG3 發(fā)出信號，控制其導(dǎo)通與截止， 9 從而電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子位置的變化依次序換向，使電樞磁場步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，電動機的轉(zhuǎn)子就連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)下去。 本設(shè)計根據(jù)醫(yī)療機器人的需要，選用永磁無刷直流電動機。 編碼器的選擇 編碼器是數(shù)控 裝置 中常用的角度檢測裝置，常與伺服電動機或絲杠同軸安裝，以檢測伺服電動機或絲杠的轉(zhuǎn)角 [11]。脈沖編碼器是一種光學(xué)式位置檢測元件，編碼盤直接裝在轉(zhuǎn)軸上，以測出軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。這種檢測方式的特點是：檢測方式是非接觸式的，無摩擦和 磨損，驅(qū)動力小，響應(yīng)速度快。按編碼器的不同讀數(shù)方法，可分為絕對編碼器和增量編碼器兩種。 增量式編碼器的 優(yōu)點是，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低； 缺點是，有可能由于噪聲或其他外干擾產(chǎn)生計數(shù)錯誤 。 絕對編碼器 優(yōu)點：坐標(biāo)值可從絕對編碼盤中直接讀出，不會有累積進(jìn)程中的誤計數(shù)；運轉(zhuǎn)速度可以提高，編碼器本身具有機械式存儲功能，即便因停電或其他原因造成坐標(biāo)值清除，通電后，仍可找到原絕對坐標(biāo)位置 ； 其缺點是，當(dāng)進(jìn)給轉(zhuǎn)數(shù)大于一轉(zhuǎn)時，需作特別處理，如用減速齒輪將兩個以上的編碼器連接起來，組成多級檢測裝置，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。 考慮到醫(yī)療機械 對機器人尺寸和檢測的要求，本設(shè)計選用的是增量式編碼器。增量式編碼器不僅能滿足要求，還能減少機器人的尺寸，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了成本。 10 主控電路 及介紹 圖 32 11 ACKMotor W1Ref+12Motor W2Motor V3Motor V4Motor U5Motor U6Power GND7Power GND8Power +HV9Power +HV10Aux HV11Ref13Singal GND14Singal GND15IN1 Enable16IN2 P Limited17IN3 N Limited18IN4 Home19IN5 Stop20IN621IN722IN823IN924IN1025OUT226OUT127OUT329Hall U28Hall W30Hall V31Encoder X32Encoder X33Encoder B34Encoder B35Encoder A36Encoder A37Singal GND38+5V Output39CAN L40CAN H41RXD42TXD43Si
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