肝肿瘤消融机器人控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

肝肿瘤消融机器人控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

在 60186。 C震动 5 Hz 到 500 Hz, 高达 grms， 海拔 400 m 到 5,000 m，冲击 40 g 峰值加速度 驱动控制器选择 ACK卡。 控制模式 : Indexer, 点到点 , PVT,电子凸轮 , 电子齿轮 ,位置 , 速度 , 力矩；命令接口 ： CANopen/DeviceNet， ASCII 和离散 I/O， 步进脉冲命令， 177。 10V 位置 /速度 /力矩命令， PWM 速度 /力矩命令，主编码器；通讯： CANopen/DeviceNet， RS232反馈，数字积分 A/B 编码器 ， 旋转变压器 辅助编码器输入 / 编码器输出，模拟编码器 [ADP, ACJ S 选项 ]， 数字霍尔， I/O 数字 ， 812 输入 , 24 输出。 本方案选的 ACK 卡是 ACK05506 MODEL Ic Ip VDC ACK05506 3 6 55 Ic 为额定电流， Ip 为峰值电流 通讯方式： CANopen/DeviceNet、 RS232 电流环的刷新频率 14KHz() 位置环和速度换刷频率 (357us) 驱动电机的选择 有刷直流电机主要由静止部分磁极体、转动部分电枢以及电刷和换向器等组成，如图 1 所示。 图中， N、 S 为磁极体 线圈 abed 组成电枢，电刷 A、 B 和换向片 Ⅱ 组成机械换向机构。 当接上 电源 ，电流 I 从电刷 A 流进去，经过换向片 I、线圈 abed 至换向片 Ⅱ ，然后由电刷 B 流出。 根据毕奥 178。 萨伐 尔定律：如果 磁场 中有一载流导体，且导体与磁场方向相互垂直，则作用在载流导体上的电磁力应为／ ＝ IBι ，其中，I 为流过导体的电流； B 为磁通密度； ιa 为载流导体的有效长度。 这个力形成了作用在线圈上的电磁转矩。 根据左手定则，线圈在这个电磁转矩的作用下，将按逆时针 8 方向转动。 当载流导体转过 180176。 电角度后，电流 I 还是从电刷 A 进去，经由换向片I、线圈 dcbca，至换向片 Ⅱ ，最后仍从电刷 B 流出。 可见，在有刷直流电机中，就是借助电刷一换向片，使得在某一磁极下，虽然导体在不断更替，但只要外加电压的极性不变，则导体中流过的 电流方向始终不变，作用在电枢上的电磁转矩的方向始终不变，电机的旋转方向也始终不变，这就是有刷直流电机的机械换相过程。 图 31 无刷直流电动机采用电子换向装置，代替了传统的机械换向装置（换向器和电刷），不但保留了直流电动机良好的调速与启动特性，而且具有交流电动机结构简单和维修方便等优点，这种电动机性能良好，工作可靠，因此，近年来迅速发展。 传统型直流电动机电枢是旋转的，磁极是静止的，但无刷直流电动机于此相反，磁极是旋转的，电枢是静止的，电枢绕组的电流换向可借助位置传感器和电子开关电路来完成。 使电机无刷。 无刷直流电动机一般由电动机、位置传感器、和电子开关三部分组成。 电动机本身由多相（三相、四相、五相不等）电枢绕组定子和一定极对数的永磁体 转子组成。 AA、 BB、 CC 表示电动机的三相定子绕组， NS 是永久磁铁，是电动机的转子，PS 是转子位置传感器，它的转子与电动机的转子同轴相连， BG BG BG3 是电子开关线路的功率开关管，三相绕组 A、 B、 C 分别于 BG BG BG3 相串联后接到电源上。 它的动作原理是，由 PS 发出信号控制 BG BG BG3 等开关管的导通与截止，当开关管导通时，相应的定子绕组中，就有电流通过并产生磁场，该磁场与永磁转子磁极相互作用便产生力矩，使电动机转子旋转，由于位置传感器转子与电动机同轴相连，因此它的转子也跟着转动并依次 地向 BG BG BG3 发出信号，控制其导通与截止， 9 从而电枢绕组中的电流随着转子位置的变化依次序换向，使电枢磁场步进式旋转，电动机的转子就连续不断地旋转下去。 本设计根据医疗机器人的需要，选用永磁无刷直流电动机。 编码器的选择 编码器是数控 装置 中常用的角度检测装置，常与伺服电动机或丝杠同轴安装，以检测伺服电动机或丝杠的转角 [11]。 脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在转轴上，以测出轴的旋转角度位置和速度变化，其输出信号为电脉冲。 这种检测方式的特点是：检测方式是非接触式的，无摩擦和 磨损，驱动力小，响应速度快。 按编码器的不同读数方法，可分为绝对编码器和增量编码器两种。 增量式编码器的 优点是，结构简单，成本较低； 缺点是，有可能由于噪声或其他外干扰产生计数错误。 绝对编码器 优点：坐标值可从绝对编码盘中直接读出，不会有累积进程中的误计数；运转速度可以提高，编码器本身具有机械式存储功能，即便因停电或其他原因造成坐标值清除，通电后，仍可找到原绝对坐标位置 ； 其缺点是，当进给转数大于一转时，需作特别处理，如用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，但其结构复杂、成本高。 考虑到医疗机械 对机器人尺寸和检测的要求，本设计选用的是增量式编码器。 增量式编码器不仅能满足要求，还能减少机器人的尺寸，结构简单，节省了成本。 10 主控电路 及介绍 图 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。