內鑲型新式電機的多功效帶動扼制體系構建

  檢測模塊基于應變反饋的曲率檢測模塊由電橋電路、放大電路和濾波電路組成。以平面彎曲ESMAA曲率傳感為例，兩根相同半徑的SMA絲平行彈性棒軸線嵌入，平面彎曲內嵌式SMA電機絲與棒的半徑分別為rs與Rr。其中，w1為回復絲，與棒軸線重合，記憶為U形。w2為恢復絲，偏心矩為d1，記憶為直線態。電機運行方向是確定的，可按圖示方法配置兩片應變片G1和G2。當電機運行時，G1受壓，而G2受拉，因G1和G2對稱粘貼，故二者電阻變化量相等，極性相反，由1/2電橋得到輸出電壓，經放大濾波后送入DSP，通過軟件處理輸出一定占空比的PWM波。

  初始化工作包括：初始化時鐘寄存器，與通用定時器相關的寄存器，A/D轉換模塊，串口通信模塊，以及關閉看門狗等。主程序流程圖中斷事件包括：通過定時器T2中斷采集應變片信息及實現控制算法；通過T1和T3中斷產生PWM輸出，產生對ESMAA加熱電流進行控制的脈沖；通過外部中斷實現鍵盤輸入，便于人機交換，完成各ESMAA單元電機的啟停及占空比增減等功能。機械手位置傳感器的電壓輸入通過放大、濾波后接入F2407片內A/D轉換通道。在T2中斷發生后，A/D轉換模塊分別采集擬人手各指節的位置信息，采用分段多模式PI控制算法調整輸出加熱脈沖占空比。

  TMS320F2407芯片工作時，在定時器連續增計數模式下，使能定時器的比較操作，通過設置定時器周期中斷，定時周期寄存器就可以產生連續的周期信號，再通過改變定時比較寄存器的值控制脈寬，即可產生任意調制的PWM波形。通過定時器T1與T3的周期中斷，產生6路PWM波形。在定時器周期中斷服務子程序內，改變比較寄存器的值，從而改變PWM波形的占空比。在相關硬件配置條件下，初始化DSP的CPUCLK為10MHz，將定時器T1的周期寄存器T1PR設置為F000h，定時器T3的周期寄存器T3PR設置為F024h.T1產生的PWM信號的頻率等于40kHz，T3產生的PWM信號的頻率接近40kHz，使得在定時器T1和T3產生的PWM頻率在滿足設計要求前提下，不會同時產生中斷，導致沖突。

  由于定時器T1周期中斷和定時器T3周期中斷共用了內核的INT2第3級中斷。因此，在INT3中斷服務子程序中，先根據中斷向量偏移地址來判斷究竟是定時器T1/T3哪一個產生了中斷（即確定定時器中斷號），再轉入相應的子程序。并且，須編寫中斷保護和恢復代碼，在進入ISR時，要對這些寄存器變量進行堆棧保護；在ISR完成時，要對這些寄存器變量進行堆?；謴?。

  實驗結果為單指節的分段多模式PI階躍響應結果。參數為：誤差閾值=2m-1，比例系數KP=0.05，積分系數KI=0.006，目標曲率為18m-1，Umax為0.8，采樣周期T=15.4ms.超調量<2.0%，穩態誤差小于0.5m-1。曲率誤差大于時，輸出加熱電流占空比，電機快速達到設定曲率，上升時間為0.55s.

  階躍響應實驗機械手由六臺單元樣機構成，考慮到系統對響應速度、穩定性、定位精度有較高要求，經操作與軌跡規劃后，對六指節同時控制，實現機械手協調運行與定位。試驗表明，機械手（限于篇幅，擬人手形圖略）基本能夠按照預期軌跡運動，但由于模型構建與制作工藝上存在誤差，表現出指尖到位或超過預定位置，且不能嚴格各指節在同一時刻到達預定位置等等，尚須通過進一步的理論與實驗研究加以改進。