仿生眼球用四自由度步进电机驱动控制系统研究-论文.pdf

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1、第47卷第8期截'I}机Vo1．47．No．82014年8月Aug．2014仿生眼球用四自由度步进电机驱动控制系统研究黎昊，徐衍亮，田洪芳，鲁炳林，高发钦(1．山东大学电气工程学院，济南250061；2．日照海大自动化科技有限公司，山东日照276826)摘要：仿生眼需要4个自由度的步进电机驱动，这一驱动控制系统的基本要求有二：体积小、系统运行平稳。本文对这一系统进行了研究开发，首先为保证系统运行的平稳性，对步进电机的恒频脉宽调制型微步驱动控制方法进行了研究与实施，其次采用Atmegal6单片机作为主控制器，采用

2、Dry8834为驱动芯片，实现了较小体积的驱动控制系统，最后进行了系统软硬件设计及样机制作，实验结果表明，所研究开发的驱动控制系统能够满足仿生眼用4自由度步进电机驱动控制的性能要求和结构要求。关键词：仿生眼；步进电机；恒频脉宽调制型微步驱动控制方法；样机实验中图分类号：TM383．6；TP273文献标志码：A文章编号：1001—6848《2014)08—0034—05DrivingandControllingSystemofFourDegreesofFreedomSteppingMotorsUsedinBiom

3、imeticEyeLIHao，XUYanliang，TIANHongfang，LUBinlin，GAOFaqin(1．ShandongUniversity，JinanShandong250061，China；2．RizhaoHaidaAutomationTechnologyCo．，Ltd．，RizhaoShandong276826，China)Abstract：Biomimeticeyeneedsfourdegrees—of-freedomdrivesbysteppingmotorswiththeessenti

4、alrequire—mentsofsmallsizeandstableoperation．Thedrivingandcontrollingsystembasedaboverequirementswasdevelopedinthepaper．TheconstantfrequencychoppingsubdivisiondrivingmethodofsteppingmotorwasstudiedandemployedinordertosatisfythestableoperationandthenAtmegal6m

5、icrocontrollerandDrv8834driverwereadoptedtorealizethedrivingandcontrollingsystemwiththeaimofsmallsize．Thehardwareandsoftwaredesignswerepresentedindetailandtheprototypeexperimentverifiedagoodperformancetobeusedinbiomimeticeyedrive．Keywords：Biomimeticeye；stepp

6、ingmotor；constantfrequencychoppingsubdivisiondrive；prototypeexperiment望具有人眼一样的小体积，这要求摄像头的驱动机U引吾构及其控制系统应具有小体积。组成仿生眼的两个当前，机器人已在工业、社会服务、航天、军摄像头各需两个自由度运动，其中一个自由度的运事、交通等领域得到了广泛的重视和应用。随着机行范围为180。，另一个自由度为90。。通常这两个器人应用领域的不断扩展，对机器人智能程度的要自由度分别由两台电机控制(或由一台两自由度电机求不断提高，尤

7、其对标志机器人智能程度的外部传控制)。步进电机可以实现无位置传感器的位置控感器提出了更高的要求。给机器人和机器视觉设备制，是仿生眼驱动的理想选择。本文主要研究开发配备智能双眼，特别是仿生眼，使其像人类一样感仿生眼用4个自由度步进电机的驱动控制系统。仿知和获取信息、快速准确地识别和跟踪目标，是国生眼用步进电机驱动控制系统的性能要求是能保证内外科研工作者目前致力于研究的重要方向之一。步进电机的平稳可靠运行、低振动噪声及高失步转仿生眼需要具有人眼一样的视觉功能，同时希矩能力；结构要求是体积小，以降低整体仿生眼的收稿日

8、期：2013—12—03基金项目：国家“863”计划资助项目(2013AAJY322)；仿生眼感知与识别处理关键技术研究。作者简介：徐衍亮(1966)，男，教授，研究方向为永磁电机及特种电机的设计及控制、磁悬浮轴承的设计及控制、电动汽车驱动系统。黎昊(1990)，男，硕士研究生，研究方向为电力传动、新能源发电及无功补偿。8期黎吴等：仿生眼球用四自由度步进电机驱动控制系统研究·35·体积