本文首先简要介绍了危险品危险品处理机器人的作用，机械手的结构形式，着重从控制系统与硬件设计介绍了危险品处理机器人机械手控制系统的设计与实现。最后给出了测得的机械手的各项技术指标。危险品处理机器人是用于危险弹药夹持、拔出、搬运和放置作业，并可携带和放置的装置。该项目的完成将解决长期困扰我军的事故炮弹、战争遗留弹等危险弹药安全处理问题。机械手是危险品处理机器人操作过程中直接与弹药接触的重要部件，主要用于执行对危险弹药的夹持、拆除、搬运和放置作业，机械手工作的稳定性直接决定着弹药处理的成功率，因此机械手的设计至关重要。

机械手的三块控制器的控制芯片都为 2407DSP，虽然三块控制器实现的功能不同，但在硬件电路设计时按照 DSP 管脚的功能，设计外围电路如下：

PWM 管脚：DSP 的每个事件管理器都有与比较单元相关的 PWM 电路，能够产生六路带可编程死区和输出极性的 PWM 输出，但是都是成对输出的，对于本控制器需要的独立的输出，每个事件管理器只有 3 路，一个 DSP 有两个事件管理器，可以独立的输出 6 路 PWM 波。液压控制器需要 6 路 PWM 波驱动电业比例阀，而伺服电机控制器需要 4 路 0-5V 的加速器信号调节电机转速，在设计电路时将这两种电路设计在一起，并制成印刷电路板，焊板时按每板的功能焊接即可，液压控制器需要输出 PWM 波形，芯片用 LM393 做比较器，此时电阻 R19 和电容 C71 不焊即可，但要有 R21 上拉电阻，R17 和 R18 将 2 脚电压分在 1.7V 左右比较合适。伺服控制器需要输出 0-5V 电压芯片用 LM2904 做运放用，焊电阻 R19 和电容 C17 不用 MOS 管、R21 和外接电源，也不用焊 R17，直接将 DSP 输出 0-3.3V 电压放大到 0-5V 输出。PWM/电压输出电路图见图 1：

图 1 PWM/电压输出电路

I\O 口：DSP 的数字 I/O 口模块具有控制专用 I/O 和复用引脚的功能，可以输出输入高低电平信号，根据其功能将其设计成开关量输出，输入，并用其控制继电器，作为控的开关。开关量输入只要用电阻分压即可，开关量输出使用光耦隔离，本设计用的光耦 PC817，比较适合 DSP 使用。当 DSP 输出高电平时继电器吸合，CNETA1 和 CNETA2 两脚导通继电器电路图见图 2：

图 2 继电器电路图

QEP 电路：DSP 的每个时间管理器都有一个正交编码器脉冲（QEP）电路。当 QEP 电路被使能时可以对 CAP1/QEP1 和 CAP2/QEP2（对于 EVA 模块）引脚上的正交编码输入脉冲进行解码和计数。正交编码脉冲电路可用于连接光电编码器以获得旋转机械的位置和速率。伺服电机控制器需要使用 QEP 电路，由于一个伺服电机控制器需要控制 4 台伺服电机，所以码盘信号使用 74153 芯片选择输入，同时码盘的每路信号都有正负两根线通过运放放大后再到 74153 选择后输入 DSP，码盘选择电路见图 3：

图 3 码盘选择电路

其中 W/R/IOPC0 为使能信号，XINT1/IOPA2 和 XINT2/ADCSOC/IOPDO 构成选择信号，74153 通过选择信号的选择码选择一对信号从 7 脚和 9 脚输出给 DSP。其他硬件电路设计包括电源、串口、CAN 总线和 DSP 外围接线等都是典型的设计。

整个机器人车设计经过安装调试，机械手完全符合设计要求，达到如下技术指标：最大作业幅度约 2.5m；最大作业深度：地下 1m；最大作业幅度下夹持提升力≤80kg；最大夹持弹药直径 160mm；目前国内还没有这种专业的处理危险品的机器人批量生产，本产品的成功完成为将来的批量生产奠定了坚实的基础，市场潜力巨大。

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