一种基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器的制作方法

本实用新型涉及伺服控制技术领域，尤其是一种基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器。

背景技术：

AGV是（Automated Guided Vehicle）的缩写，意即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人（WMR――Wheeled Mobile Robot）的范畴。

伺服系统，是使物体的位置、方位、状态等输出，能够跟随输入量(或给定值)的任意变化而变化的自动控制系统。而在自动控制系统中，能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统，亦称伺服系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。

现有的AGV驱动系统都是由一台伺服驱动器配合一个伺服电机组成一个轮子的控制系统，这样一台4轮AGV将需要4台伺服驱动器去控制4台伺服电机，这种情况下不仅增加了AGV生产成本也占有了大量AGV车的内部空间，是AGV车无法小型化，同时调试及维修AGV伺服系统也变得比较繁琐。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器，包括电源模块、程序下载模块、LCD显示模块、SOC处理器模块、编码器接口模块、IPM控制模块、伺服电机模块、内存模块和RS通信模块，所述电源模块的输出端电性连接在SOC处理器模块和编码器接口模块的输入端上，所述程序下载模块、LCD显示模块、内存模块和RS通信模块的输出端均与SOC处理器模块的输入端电性控制连接；所述SOC处理器模块由ARMA位置环速度环、FPGA电流环、PWM和编码器接口组成， ARMA位置环速度环的输出端电性连接在FPGA电流环的输入端上， FPGA电流环的输出端电性连接在PWM的输入端上， PWM的输出端电性连接在IPM控制模块的输入端上， IPM控制模块的输出端电性连接在伺服电机模块的输入端上，伺服电机模块的输出端电性连接在编码器接口模块的输入端上，所述编码器接口模块的输出端电性连接在编码器接口的输入端上。

作为本实用新型进一步的方案：电源模块由车载电源接入到专业变压器上,变压器转换输出为24V、±15、5V的不同电源。

作为本实用新型进一步的方案：LCD显示模块为128×64点阵显示模块。

作为本实用新型进一步的方案：编码器接口模块共有四个接口。

作为本实用新型进一步的方案：IPM控制模块共有四个接口。

作为本实用新型进一步的方案：伺服电机模块共有四个伺服电机。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

本实用新型的基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器，依托FPGA技术可以实现一拖四的驱动控制，而且通过工业总线实时将数据传输到AGV车体驱动端,实时控制车载系统，同时在一定的周期内，实时与调度系统通信，使调度系统实时掌握整个AGV车体的信息。这样一来不但大大降低了AGV的生产及研发成本，而且大大降低了AGV车内的空间，使AGV小型化成为现实，同时方便与AGV伺服驱动系统的调试与维修。

附图说明

图1为本实用新型的系统架构示意图；

图2为电源模块电路设计图；

图3为内存模块电路设计图；

图4为程序下载模块电路设计图；

图5为 SOC模块电路设计图；

图6为RS232通信接口模块电路设计图；

图7为LCD显示模块电路设计图；

图8为编码器模块电路设计图；

图9为IPM模块电路设计图。

图中：1-电源模块；2-程序下载模块；3- LCD显示模块；4- SOC处理器模块；41-ARMA9位置环速度环；42-FPGA电流环；43-PWM；44-编码器接口43；5-编码器接口模块；6- IPM控制模块；7-伺服电机模块；8-内存模块；9-RS232通信模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器，包括电源模块1、程序下载模块2、LCD显示模块3、SOC处理器模块4、编码器接口模块5、IPM控制模块6、伺服电机模块7、内存模块8和RS232通信模块9，电源模块1的输出端电性连接在SOC处理器模块4和编码器接口模块5的输入端上，电源模块1由车载电源接入到专业变压器上,并转换输出为24V、±15、5V的不同电源，程序下载模块2、LCD显示模块3、内存模块8和RS232通信模块9的输出端均与SOC处理器模块4的输入端电性控制连接，程序下载模块2用于将程序通过J17 接口下载到芯片中， LCD显示模块3为128×64点阵显示模块，并用于显示系统状态，内存模块8用于将SOC的软件启动部分以及RAM数据移值到内存系统中，RS232通信模块9用于串口数据的发送与接收，SOC处理器模块4由ARMA9位置环速度环41、FPGA电流环42、PWM43和编码器接口44组成，ARMA9位置环速度环41的输出端电性连接在FPGA电流环42的输入端上，FPGA电流环42的输出端电性连接在PWM43的输入端上，PWM43的输出端电性连接在IPM控制模块6的输入端上，IPM控制模块6的输出端电性连接在伺服电机模块7的输入端上，IPM控制模块6共有四个接口，且IPM模块6负责控制伺服电机的开关模块，伺服电机模块7的输出端电性连接在编码器接口模块5的输入端上，伺服电机模块7共有四个伺服电机，编码器接口模块5的输出端电性连接在编码器接口44的输入端上，编码器接口模块5共有四个接口，且编码器接口模块8负责接收从伺服电机发送过来的编码器回读值，通过整个值来确定伺服旋转的速度与位置。本实用新型的基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器，依托FPGA电流环42技术可以实现一拖四的驱动控制，而且通过工业总线实时将数据传输到AGV车体驱动端,实时控制车载系统，同时在一定的周期内，实时与调度系统通信，使调度系统实时掌握整个AGV车体的信息。这样一来不但大大降低了AGV的生产及研发成本，而且大大降低了AGV车内的空间，使AGV小型化成为现实，同时方便与AGV伺服驱动系统的调试与维修。

综上所述：本实用新型的基于SOC构架的AGV专用低压伺服驱动器，与现有技术相比，可以完全替换传统的伺服驱动器，且不会增加生产成本，同时调试及维修AGV伺服系统也变得更加便捷。

请参阅图2，本实用新型实施例中，为电源模块电路设计图，主要是将车载电源接入到专业变压器上,变压器可以根据负载的需要，输出24V，±15V，5V等等多种电源信号。

请参阅图3，本实用新型实施例中，为内存模块电路设计图，主要是将SOC的软件启动部分以及RAM数据移值到内存系统中,其中M8.H1A1、A8、C1、C9、D2、E9、H2、H9、B2、D9、K2、K8、N1、R1、R9引脚是输入的1.5V电压, A0-A14输入的是地址总线,DQ0-DQ15是数据总线，CK,CKE,CS,RSA,CAS,WE等等是控制总线。

请参阅图4，本实用新型实施例中，为程序下载模块电路设计图，程序最终通过J17 接口下载到芯片中，其中的FT232HQ-TRAY芯片就是将程序下载到IC中的核心器件, 而后端接入的74LCX126BQX是一个驱动芯片，负责给拱足够的驱动电流。

请参阅图5，本实用新型实施例中，图5为 SOC模块电路设计图，该模块是整个系统的核心控制单元,共484个I/O引脚,一部分是PS ARM核心功能，一部分是PL FPGA逻辑功能。对于本控制器的软件算法和硬件外设的控制都是基于该IC设计的。其中的PS部分是ARM A9内核，伺服的位置环控制程序与速度环控制程序都在这个环中处理。

请参阅图6，本实用新型实施例中，为RS232通信接口模块电路设计图，该模块负责串口数据的发送与接收，Pin4、23负责和SOC的主控芯片链接进行数据的通信，Pin14、15 是负责对上位机通信的接口。

请参阅图7，本实用新型实施例中，为LCD显示模块电路设计图，Pin1-4接入1uf电容, Pin5是对比度电源接入引脚，PinCS、RES、DC、SCLK SDIN 为LCD的控制端口，该模块是128*64点阵显示模块，可以显示汉子、英文字母等车体工作状态信息。

请参阅图8，本实用新型实施例中，为编码器电路设计图,伺服电机的编码器输出接口通过P1接入到该模块，其中的AM26LS32ACD是把单端信号转换成差分信号的IC，而74LVC14是一个驱动方向器。通过整个IC可以把编码器信号送入到FPGA中。

请参阅图9，本实用新型实施例中，为IPM模块电路设计图，W,V,U 是接入三相电机的接口。而IN_WH，IN_VH,IN_UH 是PWM输入信号的接口, FO P_W P_V P_U 是报警输出信号接口，整个IC是需要±15V供电的。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。