自行設計伺服驅動器轉換電路板

履帶式災害處理機器人，機械手臂硬體設備裝置與傳統固定式機 械手臂在技術上相比，主要差異有: 履帶式災害處理機器人可利用放 置電控原件空間遠比固定式機械手臂俠小。如何在有限空間中，將伺 服驅動器順利安裝於履帶式災害處理機器人中，又要注意其散熱問題，

與減少配線複雜度，是本計畫一個很大挑戰。

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從表格 3.1 中可知：災害處理機器人採用目前全世界最小伺服驅 動器: Elmo 公司生產 Whistle 驅動器。其除提供一般伺服馬達應有功 能外，亦提供 CAN 網路介面。但是其提供驅動器訊號轉換板面積很 大，如圖 3.2 所示，原廠提供轉換版並不適用於履帶式災害處理機器 人。在計劃中，我們針對此缺陷，重新設計訊號轉換板，將面積縮小，

且驅動器散熱片在底層，可直接將驅動器平貼於金屬壁。

伺服驅動器轉換電路板，主要將 Elmo 伺服驅動器信號接點，利 用印刷電路板轉換成不同型式接頭，方便實際應用電路整合。轉換板 電路圖如圖 3.3 所示，轉換板包含有: 1) 電源端接頭。 2) 伺服馬達 接頭。 3) 伺服馬達迴授訊號接頭。 4) CAN 網路接頭。 5) RS232 網 路接頭。 6) 數位輸入訊號接頭(DI) 。 7) 數位輸出訊號接頭(DO)。

8) 類比輸入訊號接頭(AI) ；電路板實際配置圖，如圖 3.4。各接頭訊 號定義如表格 3.2 至表格 3.9。

原廠驅動器轉換板

自行設計轉換板

圖 3.2 自行設計驅動器轉換板與原廠轉換板

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(a) 訊號轉換板電路圖

(b) 訊號轉換板實體圖 電

源

馬達 UVW RS232 接頭 CAN 接頭

馬達迴授 訊號接頭

數位輸入訊 號接頭

圖 3.3 自行設計訊號轉換板

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(a) 第 1, 2, 3 軸 伺服驅動器

(b) 第 4, 5, 6 軸 伺服驅動器 圖 3.3 伺服驅動器平貼於金屬壁

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1. 電源端接頭

腳位 符號 說明

1 +24V 直流 24V 電源(提供一般 DAQ 訊號電源) 2 +48V 直流 24V 電源(提供伺服馬達主要動力源) 3 Gnd 地線

表格 3.2 電源端接頭訊號定義 2. 伺服馬達接頭

腳位 符號 說明

1 PE 伺服馬達接地線 2 P1 伺服馬達 U 相電源 3 P2 伺服馬達 V 相電源 4 P3 伺服馬達 W 相電源

表格 3.3 伺服馬達接頭訊號定義 3.伺服馬達迴授訊號接頭

腳位 符號 說明

1 +5V 提供伺服馬達 編碼器與霍爾感測器電源 2 Gnd 地線

3 ChA+ 編碼器 A 相 正端差動訊號 4 ChA- 編碼器 A 相 負端差動訊號 5 ChB+ 編碼器 B 相 正端差動訊號 6 ChB- 編碼器 B 相 負端差動訊號

7 Ind+ 編碼器 起始訊號， 正端差動訊號

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8 Ind- 編碼器 起始訊號， 負端差動訊號 9 HA 馬達霍爾感測器 A 相 訊號

10 HB 馬達霍爾感測器 B 相 訊號 11 HC 馬達霍爾感測器 C 相 訊號 12 PE 訊號排線 接地端

表格 3.4 伺服馬達迴授訊號接頭訊號定義 4. CAN 網路接頭 (兩組，彼此並聯)

腳位 符號 說明

1 CAN_H CAN 網路 正端差動訊號 2 CAN_L CAN 網路 負端差動訊號 3 Gnd 地線

表格 3.5 CAN 網路接頭訊號定義 5. RS232 網路接頭

腳位 符號 說明

1 CAN_H RXD 接收訊號線 2 CAN_L TXD 接收訊號線 3 Gnd 地線

表格 3.6 RS232 網路接頭訊號定義 6. 數位輸入訊號接頭(DI)

腳位 符號 說明

1 DI #1 數位輸入訊號 Ch#1 (0~24V) 2 DI# 2 數位輸入訊號 Ch#2 (0~24V)

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3 DI# 3 數位輸入訊號 Ch#3 (0~24V) 4 DI# 4 數位輸入訊號 Ch#4 (0~24V) 5 DI# 5 數位輸入訊號 Ch#5 (0~24V) 6 DI# 6 數位輸入訊號 Ch#6 (0~24V) 7 +24V 直流+24V 輸出電源

8 Gnd 地線

表格 3.7 數位輸入訊號接頭訊號定義 7. 數位輸出訊號接頭(DO)

腳位 符號 說明

1 DO# 1 數位輸出訊號 Ch#1 (0~24V) 2 DO# 2 數位輸出訊號 Ch#2 (0~24V) 3 +24V 直流+24V 輸出電源

4 Gnd 地線

表格 3.8 數位輸出訊號接頭訊號定義 8. 類比輸入訊號接頭(AI)

腳位 符號 說明

1 AI# 1 類比輸入訊號 AI#1 (0~5V) 2 AI# 2 類比輸入訊號 AI#2 (0~5V) 3 Gnd 地線

表格 3.9 類比輸入訊號接頭訊號定義

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