Vezérlőegység tervezése ipari robothoz
A kitűzött célunk egy olyan vezérlőegység és a hozzá kapcsolódó program elkészítése, amely képes egy Descartes-koordinátás robot vezérlésére és azzal pozíciószabályozási és pályakövetési feladatokat megvalósítására.
A munka további célja, hogy megmutassa, egyedi fejlesztésű áramkörökkel és programmal is lehetséges az eredetinél kisebb méretű, de funkcionálisan közel az ipari kivitelű vezérlővel megegyező konfigurációt tervezni. A Hirata gyártmányú robot egymásra merőleges tengelyei egyenáramú szervomotorokkal, golyósorsós mozgás átalakítón keresztül mozgathatók. Az adott felépítés miatt a motorok meghajtására H-hidat tervezünk, mely képes a motoron átfolyó áram mérésére is, így lehetővé téve a motor belső áram szabályozását is. A teljesítmény elektronika magas frekvenciás és nagy áramú szabályozásokra is alkalmas, így ideális a robotvezérlőben történő alkalmazásra.
A tengelyek egymástól való függetlensége miatt minden egyes tengelyre külön mikrokontroller alapú szabályozót tervezünk, amely megvalósítja a nyomatékszabályozást is. A tengelyek szabályozását megvalósító mikrokontrollerek nagy teljesítményű Microchip gyártmányú dsPIC33 sorozatú chipek, melyek kifejezetten motorvezérlési feladatokhoz ajánlottak.
A tengelyek összehangolását egy STMicroelectronics gyártmányú, STM32 F4 sorozatú fejlesztői kártyával valósítjuk meg. Ennek a kártyának a további feladata a számítógéppel folytatott kommunikáció megvalósítása mind soros, mind pedig Ethernet porton keresztül.
A rendszerbe kétféle üzemmódot tervezünk, egy számítógépre kihelyezett számításon alapuló, valamint egy mikrokontrolleren implementált számításon alapuló üzemmódot. A beágyazott megoldásban a dsPIC mikrokontrollerek nyomatékszabályozást valósítanak meg a mért áram jel visszacsatolásával. Ez esetben a nyomatékszabályozás egy kaszkád hurkot képez az STM chip által futtatott pozíciószabályozási vagy pályakövetési feladattal.
A számítógép alapú megoldásban az összes szabályozás a számítógépen fut, így az STM feladata az utasítások dekódolása és továbbítása, míg a dsPIC-ek feladata a beérkező utasítások végrehajtása lesz. Másik irányban pedig a dsPIC-ek az összegyűjtött szenzor jeleket az STM-en keresztül továbbítják a számítógépnek.
A rendszert szeretnénk felkészíteni, hogy a DIN 66025 szabvány szerinti G-kódú utasításokat is tudja fogadni és képes legyen végre hajtani ez alapján a mozgásokat. Ezáltal előkészítjük a robotot egy általánosabb felhasználásra is.
