多軸運(yùn)動(dòng)控制器接口電路設(shè)計(jì)與信號(hào)濾波分析.pdf

1、醫(yī)生在手術(shù)機(jī)器人的幫助下進(jìn)行手術(shù)，不僅能提高手術(shù)的質(zhì)量，還能減少病人的痛苦。外科手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)成為最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。在國(guó)家863計(jì)劃資助課題“微創(chuàng)腹腔外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)研究”的研究背景下，本文作者所在的課題組自主研制開(kāi)發(fā)了多軸運(yùn)動(dòng)控制器。本文主要完成的工作如下:
　　1、本文介紹了該項(xiàng)目中醫(yī)療機(jī)器人系統(tǒng)的整體架構(gòu)，然后重點(diǎn)介紹采用DSP+FPGA架構(gòu)設(shè)計(jì)的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，并且對(duì)控制器與機(jī)器人系統(tǒng)將要完成的一些任務(wù)進(jìn)行了分析，從

2、而引出本人負(fù)責(zé)的工作。
　　2、本文研究分析了運(yùn)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)器以及光電編碼器、電位器、限位開(kāi)關(guān)之間的接口連接，設(shè)計(jì)了模擬接口電路與數(shù)字接口電路。其中模擬接口電路完成了模擬信號(hào)的電隔離、功率放大和濾波;數(shù)字接口電路完成了數(shù)字信號(hào)的整形、隔離和緩沖，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制器與其它端口的電平匹配和安全保護(hù)。分析了機(jī)器人系統(tǒng)的多種主從對(duì)應(yīng)模式，利用模擬開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)了邏輯切換電路，能夠隨時(shí)切換其工作模式。
　　3、本文研究分析了電位器信號(hào)噪

3、聲產(chǎn)生的原因，并且對(duì)實(shí)際的電位器信號(hào)進(jìn)行A/D采樣分析。然后根據(jù)噪聲利用MATLAB工具設(shè)計(jì)了FIR濾波器與IIR濾波器。其中FIR濾波器采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，IIR濾波器采用巴特沃斯方法，最后對(duì)多種濾波結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，選用了一種可靠高效的濾波方法。
　　4、本文闡述了機(jī)器人系統(tǒng)中所用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的基本配置與調(diào)試步驟，介紹了三軸平臺(tái)，設(shè)計(jì)了三軸平臺(tái)的控制柜。兩套運(yùn)動(dòng)控制器分別控制主操作手與三軸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了控制周期為1ms的主從運(yùn)動(dòng)跟隨