機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域引起了革命性的變革，從制造業(yè)到醫(yī)療保健，再到日常生活。在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制中，伺服電機(jī)扮演著關(guān)鍵的角色，它們?yōu)闄C(jī)器人的關(guān)節(jié)提供了動(dòng)力和精確的運(yùn)動(dòng)控制。

機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服電機(jī)

機(jī)器人的關(guān)節(jié)伺服電機(jī)控制是一種先進(jìn)的技術(shù)，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制算法來(lái)完成精確的電流和速度控制，來(lái)調(diào)整電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，以確保所需的位置、速度和力矩。

隨著控制技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，伺服控制廣泛運(yùn)用于多種領(lǐng)域，常見(jiàn)如：機(jī)器人、機(jī)器狗、監(jiān)控、云臺(tái)、道閘機(jī)、縫紉機(jī)和玩具等，目前針對(duì)機(jī)器人伺服電機(jī)控制方案，提出了小型化、開(kāi)發(fā)便捷化、高性價(jià)比等更高的設(shè)計(jì)要求。

FU63xx系列

機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制方案應(yīng)用

直流無(wú)刷電機(jī)，因其使用壽命長(zhǎng)、低噪聲、高響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被作為高精度控制的首選電機(jī)。專注電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片領(lǐng)域的峰岹科技，近期推出針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的專用控制系列芯片F(xiàn)U63xx，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)、伺服控制和位置傳感器都集成在一顆芯片當(dāng)中，幫助開(kāi)發(fā)者更簡(jiǎn)捷、高效的完成機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制方案。

過(guò)去提到伺服控制，總和高精度、高技術(shù)、高成本分不開(kāi)，隨著應(yīng)用要求提高，緊湊的設(shè)計(jì)和多功能集成已經(jīng)成為未來(lái)趨勢(shì)。峰岹FU63xx系列芯片內(nèi)置：運(yùn)放、運(yùn)放放大電阻、LDO、Pre-Driver功能，更加簡(jiǎn)潔的電路設(shè)計(jì)，可減小控制板體積，適用于機(jī)器人各類關(guān)節(jié)電機(jī)及車輪電機(jī)，利于節(jié)約空間，便于集成化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；其中FU6366芯片還集成了Can通信功能，滿足機(jī)器人控制通信需求。

除了集成度高，F(xiàn)U63xx系列芯片采用雙核設(shè)計(jì)，協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)各種高性能電機(jī)控制。其中8051內(nèi)核進(jìn)行常規(guī)事務(wù)處理，ME專用內(nèi)核處理電機(jī)實(shí)時(shí)事務(wù)。芯片內(nèi)部集成有乘/除法器、CRC、PI、角度換算和低通濾波器等常用硬件算法模塊，可最大化加快程序運(yùn)行速度。

角度傳感器：

FU63xx系列關(guān)鍵集成技術(shù)

FU63xx系列芯片內(nèi)置12位分辨率角度傳感器，可以檢測(cè)軸端磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并轉(zhuǎn)換為角度信號(hào)。為做到機(jī)器人關(guān)節(jié)精準(zhǔn)控制和自適應(yīng)調(diào)節(jié)，位置反饋系統(tǒng)作用十分重要，其可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的位置和速度。內(nèi)置以MR（磁阻傳感器）技術(shù)為基礎(chǔ)的角度傳感器，擁有高靈敏度，寬磁場(chǎng)范圍等特點(diǎn)，可以檢測(cè)大于80Gs的磁場(chǎng)，抗雜散磁場(chǎng)能力強(qiáng)。通過(guò)感測(cè)電機(jī)的同軸磁鐵獲得電機(jī)角度，用于電機(jī)位置控制和角度計(jì)算。

圖：傳統(tǒng)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成示意

圖：峰岹伺服控制高集成芯片示意圖

FU63xx系列將角度傳感器集成在主控芯片中，解決了傳統(tǒng)伺服電機(jī)系統(tǒng)分離式角度傳感器芯片的角度信息傳輸延遲問(wèn)題，角度實(shí)時(shí)更新，反饋更加及時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)更快，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每個(gè)應(yīng)用進(jìn)行精度的重新矯正，降低由于傳感器安裝偏差帶來(lái)的精度影響。

圖：FU63xx系列芯片和磁鐵的對(duì)應(yīng)關(guān)系

精確控制

來(lái)自于核心伺服控制算法

伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的關(guān)節(jié)精確地定位和定向，其在高精度的任務(wù)需求中特別重要。峰岹科技擁有著多年伺服算法研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，F(xiàn)U63xx系列芯片提煉了伺服運(yùn)動(dòng)控制算法核心（包括震動(dòng)抑制，角度修正，軌跡規(guī)劃等），經(jīng)過(guò)精簡(jiǎn)壓縮算法，提高了代碼可讀性和易用性，可廣泛應(yīng)用到多種位置控制和高響應(yīng)伺服控制。如下為全范圍段的電機(jī)保持精度測(cè)試，誤差小于0.1°。

反饋跟蹤給定速度快，跟蹤誤差小于5個(gè)單位，折算為度數(shù)0.03°

更廣泛的

機(jī)器人伺服電機(jī)應(yīng)用方案

FU63xx系列芯片除了應(yīng)用在機(jī)器人、機(jī)器狗、監(jiān)控、云臺(tái)、道閘機(jī)、縫紉機(jī)、玩具上面之外，還可廣泛應(yīng)用于電動(dòng)窗簾、自動(dòng)門、舞臺(tái)燈光、卷軸屏、汽車智能旋鈕等場(chǎng)合

FU63xx系列應(yīng)用選型

FU63xx系列芯片選型

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)伺服電機(jī)控制是機(jī)器人技術(shù)中至關(guān)重要的組成部分，它驅(qū)動(dòng)了機(jī)器人的高精度、智能和協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，伺服電機(jī)控制將繼續(xù)推動(dòng)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，為人類創(chuàng)造更多的便利和可能性。運(yùn)用先進(jìn)的芯片技術(shù)和控制算法，我們可以期待看到更多創(chuàng)新和進(jìn)步，使機(jī)器人變得更加靈活、高效和智能。