分布式电源在仿人机器人控制系统中应用

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1、2011年第3O卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)139分布式电源在仿人机器人控制系统中的应用钟灶生，薛方正，敬成林(重庆大学智能自动化研究所，重庆400044)摘要：为实现仿人机器人无缆工作的时间更长，设计了采用分布式电源的控制系统。仿人机器人关节电机驱动器采用动力电和数字电分开供电的方式，动力电主要为电机供电，而数字电主要为控制芯片供电，因而采用分布式电源方案，即由一个电池组对多个关节驱动器的数字电部分供电，而对单个关节驱动器的动力电部分由

2、一个电池组供电。该方案在搭建的多电机控制系统中验证了其可行性，为仿人机器人无缆工作的时间更长提供了一种可能。关键词：仿人机器人；分布式电源；元刷直流电机；驱动器系统中图分类号：TP242．2文献标识码：A文章编号：1000--9787(2011)02-9139--03ApplicationofdistributedpowerinhumanoidrobotcontrolsystemZHONGZao—sheng，XUEFang—zheng，JINGCheng—lin(InstituteofIntelligent

3、Automation，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Torealizelongworkhoursofahumanoidrobotwithoutcable，acontrolsystemusingdistributedpowerisdesigned．Humanoidrobotjointmotordriveswithseparatepowersupplyofdynamicpoweranddigitalway．Dynamicpowermainl

4、ysupplyformotor，whilethedigitalpowermainlysupplyforthecontrolchip．Sothatthecontrolsystemusedistributedpowerscheme，thatistosay，abatterypacksupplyforanumberofdigitalelectricpartofjointdrive，whiledynamicelectricofeachjointdriveissuppliedbyasinglebatterypack．T

5、hefeasibilityofthismethodisverifiedinmulti—motorcontrolsystem．Itbecomespossibletoworklongtimeforhumanoidrobot．Keywords：humanoidrobot；distributedpower；brushlessDCmotor(BLDCM)；drivesystem0引言30min；国防科大的先行者第四代采用锂电池组，放置在目前，仿人机器人一般采用有源动力理论设计，即机器机器人胸部。人行走需要增加外部电源

6、，要消耗较多的能量。可用电源为延长仿人机器人的无缆工作时间，本文设计了采用～般是电瓶、镍氢和镍锌电池等，这几种电源都较重，一次分布式电源方案对仿人机器人多关节电机驱动器进行供电充电可持续作业的时间也较短。因此，采用高效电源方案，的控制系统。根据基于元刷直流电机(BLDCM)的关节驱降低电源重量，延长持续行走时间，是仿人机器人需要解决动器采用动力电与数字电分开供电的方式，而动力电消耗的又一个课题。的功率比较大，数字电消耗的功率比较小，从而对于仿人机无缆的仿人机器人需要携带电源，通常放在机器人的器人多个关节电机

7、驱动器的数字电部分可由一个电池组供躯干部位。ASIMO自带一组镍氢电池，与控制计算机放电，而对于单个关节电机驱动器的动力电部分则由一个电池在背部的同一个控制箱里；SDR23X也带一组镍氢电池，组供电。这样就为机器人能无缆工作的时间更长提供可能。放置在机器人胸部；而PINO机器人的控制计算机和电源1分布式电源概述均在体外，通过电缆与机器人连通。这样延长了其工作时所谓模块分布式供电方式，是系统由前端的整流电路间，却也限制了机器人的活动范围。北京理工大学的提供直流高压电源(36~48V)，再根据负载的各个功能块，

8、BHR-2机器人自带一组锂电池给机器人各部分供电，由于分别用DC／DC变换，将前级提供的直流电压变换为各个功关节较多，电能消耗较快，只能给机器人连续供电能块所需要的电压(2～48V)。而传统的集中供电电源，收稿日期：2010-12—17基金项目：国家自然科学基金资助项目(60905053)；“211工程”三期建设项目(S-09108)140传感器与微系统第3O卷则是在前端集中输出负载所需要的各种电压，向负载印刷板