基于STM32F107的搬运机器人电机控制系统设计
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，
器 引脚 ＴＩ ２ ＣＨ１ ＴＩ Ｍ 、 Ｍ３ ＣＨ１ ＴＩ ＣＨ１ ＴＩ ＣＨ１ 、 Ｍ４ 、 Ｍ５
引 言
随 着 人 工 成 本 的 不 断 升 高 ， 机 器人 代 替人 力 去 做 一 用 些 重 复 性 的 高 强 度 的劳 动 是 现 代 机 器 人 研 究 的 一 个 重 要 方 向 。搬 运 机 器 人 在 导 航 寻 迹 中 ， 要 后 轮 驱 动 电 机 和 前 需 轮 舵 机 的协 调 工 作 。搬 运 机 器 人 电 机 驱 动 有 其 特 殊 的 应 用 要 求 ， 电机 的动 态 性 能 要 求 较 高 ， 在 任 意 时 刻 到 达 对 能
芯 片 Ｉ １ ３和 ＭＯＳ Ｅ 管 ７ Ｎ７ ， 轮 电机 和 舵 机 的相 Ｒ２ ０ Ｆ Ｔ ５ ５后
电流 采 集 是 通 过 康 铜 丝 转 换 成 电 压 ， 过 放 大 滤 波 处 理 ， 通 分别送至 Ｓ ＴＭ３ Ｆ ０ ２ １ ７的 Ａ／ 采 样 引 脚 ＡＤＣ１ 一 Ｎ１实 Ｄ ２Ｉ 现 过 电流 保 护 。通 过 上 位 机 串 口通 信 或 Ｓ ＴＭ３ Ｆ ０ ２ １ ７内 部程序速度给定 ， 制电机的正反转 、 度及舵机的转 向。 控 速 搬 运 机 器 人 电机 控 制 硬 件 结 构 框 图 如 图 １所 示 。
ｔｎ ａ ｋ，ｍ ｏ ｏ ’ ｐ ｅ ｏ ｒ ｔ ｓ ｉｇ ｔ ｓ ｔ ｒ ｓｓ ｅ ｄ ｃ ｎｔｏｌ ａ ｋ， ｓ ｅ ｒｎｇ ｅ ｇｉ ｏｎ ｒ ｌｔ ｓ ｎｄ ｏｔ ｒ ｒ ｌｔｖ ｌ ｎｄ ｐｅ ｄｅ ｔ ｔ ｓ ｓ， ｓ ｔｉ ｔ ｒｏｒｔ ｆ ｅ ｃ ｔ ｅ ｉ ｎ ｎｅ ｃ ｔ ｏ ａ ｋ ａ ｈｅ ｅ ａｉ ｅｙ ｉ ｅ ｎ ｎ ａ ｋ ｅ ｔｎｇ ｈｅ ｐ ｉ ｉｙ ｏ ａ ｈ ｔ ｓ ． Ｔｈｅ ｓ ｔ ｍ ａ ｃ ｅ ｅ ｍ ｏ ｉ ｏ ｒ ｏ ｒ ｎｓｅ ｏ ｔ ａｋ ｙｓｅ ｃ ｎ ａ ｈｉｖ ｔｏｎ ｃ ｎｔｏｌｆ ｒ ｔａ ｆ ｒ ｒ ｂｏ ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｓ：ｔ ａ ｓ ｅ ｏ ｏｔ ｄ ｒ ｎ ｆ ｒｒ ｂ ；ＳＴ Ｍ ３ Ｆ１ ２ ０７； ｍｏｔｏ ｃ ｒ ｌ ￣ ＯＳ—Ｉ；ｔ ｓ ｃ ｅ ｕ ｉｇ ｉｎ ｏｎｔｏ ； Ｃ／ Ｉ ａｋ ｓｈ ｄ ｌ ｎ
ＬｉＨｕ ，Ｇｕ ｅ ｃ ｅ ｇ，Ｃｈ ｎ Ｈ ａ ｉ ｏＷ ｎ ｈ ｎ ｅ ｏ
（ ｅ ｔｉａ ｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｔｍａｉａｉｎＣｏｌｇ ，Ｔｉｎｉ ｏｙ ｅｈ ｉ Ｕｎｖ ｒ ｉ ，Ｔｉｎｉ ０ ０ ０ ，Ｃｈｎ ） Ｅｌｃｒｃ１Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ａｕｏ ｔｚｔ ｌ ｅ ｏ ｅ ａ ｊｎＰ ｌｔｃ ｎｃ ｉｅｓｔ ｙ ａｊ ３ ００ ０ ｎ ｉａ
控 制 器 ， 用嵌 入 实 时操 作 系统 ｕ ／ 采 ｃ ｏｓ—Ｉ， 程 序 分 成 启 动 任 务 、 机 转速 控 制任 务 、 机 控 制 任 务 等 相 对 独 立 的 多个 Ｉ将 电 舵
任 务 ， 设 定 了各任 务 的优 先 级 。该 系动 控 制 。 并
Ｓ ＴＭ ３ Ｆ１ ７ ａ ｈ ｅ ｎ ｌ ａ ｅ ｎＣ ｒｅ ２ ０ ｓｔ ｅｋ ｒ ｅ ｓｄｏ ｏ ｔｘ—Ｍ ３ａ ｄｅ ｅ ｄ ｄｒａ—ｉ ｐ ｒｔｎ ｙ ｔｍ ｃ／ ｂ ｎ ｍｂ ｄ ｅ ｅ ｌ ｍｅｏ ｅａｉｇｓ ｓｅ ｕ ｏｓ—ｉ．ｉ ｄｖｄ ｓｔ ｅｐｏ ｒ ｍ ｎｏｉｉ ａ ｔ ｉ ｔ ｉｉｅ ｈ ｒ ｇ ａ ｉｔ ｔ — ｎｉ
关 键 词 ：搬 运 机 器 人 ； ＴＭ ３ Ｆ ０ ； 动 控 制 ； ｃ ｏｓ—Ｉ； 务 调 度 Ｓ ２ １７运 ￣ ／ Ｉ任
中 图分 类 号 ：ＴＰ ４ ２２
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｍｏｔ ｒＣｏ ｔｏｌＳｙ ｔ ｏ ｎ ｒ ｓ ｅｍ ｎ Ｔｒ ｓ ｅｒＲｏ ｏ ｓ ｉ ａｎ ｆ ｂ ｔ Ｂａ ｅｄ ｏｎ ＳＴＭ ３ Ｆ１ ７ ２ ０
分别用于电机 和 舵机 驱 动 电路 上下 桥 壁 Ｐ ＷＭ 的 产 生 。 触 发 Ｅ Ｔ０中断 的 Ｐ ＸＩ Ａ０ 口和 Ｐ Ｏ口分 别 用 于 电 机 和 舵 Ｂ 机 的 过 流 中 断 保 护 。触 发 Ｅ Ｔ１中 断 的 Ｐ ＸＩ Ａｌ口 和 Ｐ Ｂ１
口用 于 舵 机 两侧 限 位 保 护 。 电 机 驱 动 电路 采 用 自举 升 压
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｗ ｉｈ ｈｅ ｒ ｌ ｍ ｏ ｔ ａ ｆ ｒ ｏ ｔ ｒ ｎｔ ｔａ ｔ ｔ ｔ ｐ ｏｂ ｅ ｆ ｒ ｎｓ ｅ ｒ ｂｏ ｆｏ ｗｈｅ ｌ ｔ ｅ ｉ ｅ ｇｉ ａ ｒ ａ ｗ ｈ ｅ ｄｒｖｅ ｅ ｇｉ ｃ ｎｔｏｌ ｔ ｄｅ ｉ ｎ ａ ｓ ｅ ｓ ｅ ｒｎｇ ｎ ｎｅ ｎｄ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｒ ｎ ｎｅ ｏ ｒ ， ｈｅ ｓｇ ｔ ｋｅ
控 制 需 要 的指 定 位 置 并 且 使 舵 机 停 止 在 任 意 角 度 ； 机 驱 电
动 的转 矩 变 化 范 围 大 ， 有 空 载 平 整 路 面 行 使 的 高 速 度 、 既 低 转 矩 工 作 环 境 ， 有 满 负 载 爬 坡 的 运 行 工 况 ， 时 还 要 也 同 求 保 持 较 高 的运 行 效 率 口 。根 据 以上 的技 术 要 求 ， 文 选 ］ 本
基 于 Ｓ Ｍ３ Ｆ Ｔ ２ １ ７的 搬 运 机 器 人 电 机 控 制 系 统 设 计 ０
李 辉 ， 文成 ， 浩 郭 陈
（ 津 工业 大学 电 气 工程 与 自动 化 学 院 ， 津 ３ ０ ０ ） 天 天 ０ ００
摘 要 ：针 对搬 运机 器 人 的 前 轮 转 向舵 机 和 后 轮 驱 动 电机 的 控 制 要 求 ， 用 以 Ｃ ｒｅ 采 ｏ ｔｘ—Ｍ３为 内核 的 Ｓ ＴＭ３ Ｆ ０ ２ １ ７作 为 主
器 引脚 ＴＩ ２ ＣＨ１ ＴＩ Ｍ 、 Ｍ３ ＣＨ１ ＴＩ ＣＨ１ ＴＩ ＣＨ１ 、 Ｍ４ 、 Ｍ５
引 言
随 着 人 工 成 本 的 不 断 升 高 ， 机 器人 代 替人 力 去 做 一 用 些 重 复 性 的 高 强 度 的劳 动 是 现 代 机 器 人 研 究 的 一 个 重 要 方 向 。搬 运 机 器 人 在 导 航 寻 迹 中 ， 要 后 轮 驱 动 电 机 和 前 需 轮 舵 机 的协 调 工 作 。搬 运 机 器 人 电 机 驱 动 有 其 特 殊 的 应 用 要 求 ， 电机 的动 态 性 能 要 求 较 高 ， 在 任 意 时 刻 到 达 对 能
芯 片 Ｉ １ ３和 ＭＯＳ Ｅ 管 ７ Ｎ７ ， 轮 电机 和 舵 机 的相 Ｒ２ ０ Ｆ Ｔ ５ ５后
电流 采 集 是 通 过 康 铜 丝 转 换 成 电 压 ， 过 放 大 滤 波 处 理 ， 通 分别送至 Ｓ ＴＭ３ Ｆ ０ ２ １ ７的 Ａ／ 采 样 引 脚 ＡＤＣ１ 一 Ｎ１实 Ｄ ２Ｉ 现 过 电流 保 护 。通 过 上 位 机 串 口通 信 或 Ｓ ＴＭ３ Ｆ ０ ２ １ ７内 部程序速度给定 ， 制电机的正反转 、 度及舵机的转 向。 控 速 搬 运 机 器 人 电机 控 制 硬 件 结 构 框 图 如 图 １所 示 。
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控 制 器 ， 用嵌 入 实 时操 作 系统 ｕ ／ 采 ｃ ｏｓ—Ｉ， 程 序 分 成 启 动 任 务 、 机 转速 控 制任 务 、 机 控 制 任 务 等 相 对 独 立 的 多个 Ｉ将 电 舵
任 务 ， 设 定 了各任 务 的优 先 级 。该 系动 控 制 。 并
Ｓ ＴＭ ３ Ｆ１ ７ ａ ｈ ｅ ｎ ｌ ａ ｅ ｎＣ ｒｅ ２ ０ ｓｔ ｅｋ ｒ ｅ ｓｄｏ ｏ ｔｘ—Ｍ ３ａ ｄｅ ｅ ｄ ｄｒａ—ｉ ｐ ｒｔｎ ｙ ｔｍ ｃ／ ｂ ｎ ｍｂ ｄ ｅ ｅ ｌ ｍｅｏ ｅａｉｇｓ ｓｅ ｕ ｏｓ—ｉ．ｉ ｄｖｄ ｓｔ ｅｐｏ ｒ ｍ ｎｏｉｉ ａ ｔ ｉ ｔ ｉｉｅ ｈ ｒ ｇ ａ ｉｔ ｔ — ｎｉ
关 键 词 ：搬 运 机 器 人 ； ＴＭ ３ Ｆ ０ ； 动 控 制 ； ｃ ｏｓ—Ｉ； 务 调 度 Ｓ ２ １７运 ￣ ／ Ｉ任
中 图分 类 号 ：ＴＰ ４ ２２
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｍｏｔ ｒＣｏ ｔｏｌＳｙ ｔ ｏ ｎ ｒ ｓ ｅｍ ｎ Ｔｒ ｓ ｅｒＲｏ ｏ ｓ ｉ ａｎ ｆ ｂ ｔ Ｂａ ｅｄ ｏｎ ＳＴＭ ３ Ｆ１ ７ ２ ０
分别用于电机 和 舵机 驱 动 电路 上下 桥 壁 Ｐ ＷＭ 的 产 生 。 触 发 Ｅ Ｔ０中断 的 Ｐ ＸＩ Ａ０ 口和 Ｐ Ｏ口分 别 用 于 电 机 和 舵 Ｂ 机 的 过 流 中 断 保 护 。触 发 Ｅ Ｔ１中 断 的 Ｐ ＸＩ Ａｌ口 和 Ｐ Ｂ１
口用 于 舵 机 两侧 限 位 保 护 。 电 机 驱 动 电路 采 用 自举 升 压
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｗ ｉｈ ｈｅ ｒ ｌ ｍ ｏ ｔ ａ ｆ ｒ ｏ ｔ ｒ ｎｔ ｔａ ｔ ｔ ｔ ｐ ｏｂ ｅ ｆ ｒ ｎｓ ｅ ｒ ｂｏ ｆｏ ｗｈｅ ｌ ｔ ｅ ｉ ｅ ｇｉ ａ ｒ ａ ｗ ｈ ｅ ｄｒｖｅ ｅ ｇｉ ｃ ｎｔｏｌ ｔ ｄｅ ｉ ｎ ａ ｓ ｅ ｓ ｅ ｒｎｇ ｎ ｎｅ ｎｄ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｒ ｎ ｎｅ ｏ ｒ ， ｈｅ ｓｇ ｔ ｋｅ
控 制 需 要 的指 定 位 置 并 且 使 舵 机 停 止 在 任 意 角 度 ； 机 驱 电
动 的转 矩 变 化 范 围 大 ， 有 空 载 平 整 路 面 行 使 的 高 速 度 、 既 低 转 矩 工 作 环 境 ， 有 满 负 载 爬 坡 的 运 行 工 况 ， 时 还 要 也 同 求 保 持 较 高 的运 行 效 率 口 。根 据 以上 的技 术 要 求 ， 文 选 ］ 本
基 于 Ｓ Ｍ３ Ｆ Ｔ ２ １ ７的 搬 运 机 器 人 电 机 控 制 系 统 设 计 ０
李 辉 ， 文成 ， 浩 郭 陈
（ 津 工业 大学 电 气 工程 与 自动 化 学 院 ， 津 ３ ０ ０ ） 天 天 ０ ００
摘 要 ：针 对搬 运机 器 人 的 前 轮 转 向舵 机 和 后 轮 驱 动 电机 的 控 制 要 求 ， 用 以 Ｃ ｒｅ 采 ｏ ｔｘ—Ｍ３为 内核 的 Ｓ ＴＭ３ Ｆ ０ ２ １ ７作 为 主