引言：
手臂控制器的機械結構由直流減速電機、手臂、螺桿、減速齒輪、角度傳感器組成。機器人手臂與機械螺桿相連，螺桿與直流減速電機通過減速齒輪耦合，各個手臂控制器通過控制電機轉動來達到控制手臂位置的目的。
近年來，隨著MEMS及相關技術的發展，微機器人領域已越來越來受人關注。但由于零件的尺寸很小，微機器人組件的裝配需要很高的精確度，一般的裝配方法無法滿足要求。本文介紹了一個可進行微零件裝配工作的機器人手臂控制系統的控制方法。
1 系統結構
考慮到多機器人手臂的使用，整個機器人控制系統由上位機與多個下位機組成。下位機即是手臂控制器，每個下位機控制一個機械手臂的伸縮運動。上位機即為控制終端，通過不同配件組裝方式生成每個手臂的位置數據，并通過數據線傳輸給各個下位機，由下位機控制手臂到達目標位置并進行目標操作。
1.1 機械結構
手臂控制器的機械結構由直流減速電機、手臂、螺桿、減速齒輪、角度傳感器組成。機器人手臂與機械螺桿相連，螺桿與直流減速電機通過減速齒輪耦合，各個手臂控制器通過控制電機轉動來達到控制手臂位置的目的。同時，手臂控制器具有手動調節旋柄與螺桿相連，需要時可通過手動調節，改變手臂位置。
1.2 電路結構
手臂控制器由使用ARM內核的PHLIPS LPC2138系列微處理器控制，電路結構主要分為主控制模塊、測量反饋模塊和通信模塊，如圖3所示。通過主控制模塊控制電機狀態，通過測量反饋模塊得到螺桿移動距離和位置，在達到規定位置后停止電機。而通信模塊則完成與上位機之間的數據交換。
2 電機控制
電機控制由主控制模塊和測量反饋模塊共同完成。
2.1 主控制模塊
主控制器使用PHLIPS LPC2138微處理器，其具有64個引腳，31個雙向I／O口，2個8路10們A／D轉換器，能夠進行電壓測量的工作，符合設計要求，其引腳分配如表1所示。電機使用RA-20GM-SD3 型直流減速電機，其減速箱的減速比達到了1／1000，在減速后，電機轉速為4.5+／-0.9 rpm，在與1／2減速齒輪組進一步耦合后，螺桿轉速為2.25 rpm，在所用螺桿齒距為1mm時，手臂移動述牢為3.75×10-2mm／s。
由于本設計中電機需要正反轉動，故選用了橋路驅動芯片TA8409，其具有兩個輸入口，兩個輸出口。微處理器通過控制輸入電平組合即可控制電機的不同狀態，包括正轉、反轉、剎車減速和停止狀態。
它的輸出電壓與電機工作電壓相符，即可直接驅動電機，不用增加放大電路。
2.2 測量反饋模塊
角度傳感器采用了Midori的CP-2FC，它的機械角度范圍為360度無限，傳感器把角度變化量轉化為電壓量并通過電壓測量電路反饋回微處理器A／D轉換口，通過電壓的變化量可計算得到螺桿的移動距離，這樣就可以得知手臂位置，并以這個為標準對電機驅動器發送命令。
電壓測量電路包含由運算放人器構成的電壓跟隨電路，它既可隔離電路，又可以完成電壓跟隨。
3 通信模塊
3.1 RS-422通信標準
RS-422標準的數據信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，其全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”。
其接收器采用高輸入阻抗，發送驅動器有比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主設備(Master)，其余為從設備(Salve)，從發備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。
RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219m)，最大傳輸速率為10Mbit／s。
