阅读说明：本技术 一种柔性机械臂的多路直流电机控制系统 (Multi-path direct current motor control system of flexible mechanical arm ) 是由 佃松宜 杨家勇 刘一涛 鉴庆之 李勇 任江涛 李胜川 刘佳鑫 韦德福 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种柔性机械臂的多路直流电机控制系统,该系统包括柔性机械臂控制模块以及与柔性机械臂控制模块通信连接的至少一个电机驱动器,每个电机驱动器同时连接多个直流电机；其中柔性机械臂控制模块用于根据接收的柔性机械臂控制任务,生成控制指令；电机驱动器用于接收控制指令及采集电机运行状态信息,产生用于驱动电机运转的PWM脉冲信号并对直流电机进行伺服控制,同时将包含位置和速度信息的的电机运行数据反馈至柔性机械臂控制模块。本发明能够实时的对多个直流电机进行精准控制,保证所控制的电机达到期望的速度位置,最多可以驱动8路直流电机,具有尺寸小、功耗低、发热小、效率高等优点。(The invention discloses a multi-path direct current motor control system of a flexible mechanical arm, which comprises a flexible mechanical arm control module and at least one motor driver in communication connection with the flexible mechanical arm control module, wherein each motor driver is simultaneously connected with a plurality of direct current motors; the flexible mechanical arm control module is used for generating a control instruction according to a received flexible mechanical arm control task; the motor driver is used for receiving the control instruction and collecting the motor running state information, generating a PWM pulse signal for driving the motor to run, performing servo control on the DC motor, and feeding back motor running data containing position and speed information to the flexible mechanical arm control module. The invention can accurately control a plurality of direct current motors in real time, ensures that the controlled motors reach the expected speed position, can drive 8 paths of direct current motors at most, and has the advantages of small size, low power consumption, low heat emission, high efficiency and the like.)

一种柔性机械臂的多路直流电机控制系统

技术领域

本发明属于电力行业作业机器人设备的电机驱动系统领域，尤其是机器人的柔性机械臂驱动领域，具体涉及一种GIS(GasInsulatedSwitchgear，气体绝缘开关设备)设备上柔性机械臂的多路直流电机控制系统。

背景技术

在电力行业作业机器人设备中，尤其是在高压绝缘设备中的智能检修机器人(以下简称机器人)领域，在一些机器人中需要实现行进功能、机械臂功能、吸尘功能等。这些功能中都需要使用到电机驱动系统，并且对驱动系统的体积、功耗、发热有着较高的要求。在机器人的柔性机械臂这一方面，尤其是线驱动的柔性机械臂这一方面，一般由3到4根驱动线驱动一个关节，多个关节的驱动需要多个电机同时对柔性机械臂进行驱动。

现有的柔性机械臂控制系统(参见“线驱动柔性机械臂运动控制系统，李亚锋，合肥工业大学，2017”)，如图1所示，可分为PC机、微控制器、电机驱动装置、执行电机等部分。微控制器系统用于存储PC机传送的控制程序和运动学运算过程中的动态数据；驱动器是微控制器和电机之间的中间载体，一方面用来接收微控制器发送过来的控制信号，另一方面它为电机提供驱动电源和向电机发送驱动命令；而电机是最终的被控制元件，也是最终的执行元件。上位机通过人机交互界面，完成人机对话，主要包括参数输入、运动学解算、数据通信等单元模块。通过上位机编写运动学程序，根据提供的已知参数和参数输入模块，对运动学过程进行解算，得出具体的参数信息(包括关节角度变化、柔性机械臂末端位姿和绳索变化量)，上位机通过数据通信模块，将得到的参数信息发送给微控制器，微控制器根据具体的参数信息向下级驱动器发送控制命令，进而控制电机完成特定的运动，达到柔性机械臂的运动控制。

现有的多电机驱动系统，可以通过电机驱动板(参见公告号为CN208174588U的专利申请文件)来实现，其包括：驱动电路板，集成有第一驱动控制电路和第二驱动控制电路；衔接电路板，与第一驱动控制电路和第二驱动控制电路配套使用，衔接电路板焊接于电机的定子上；第一驱动控制电路通过线路与其配套使用的衔接电路板连接驱动一电机，第二驱动控制电路通过线路与其配套使用的衔接电路板连接驱动另一电机。由于设计集成有两个驱动控制电路的驱动电路板和设计与电机定子焊接的衔接电路板，使得两个驱动控制电路分别通过衔接电路板控制相应的电机工作，与现有的一个驱动电路板仅能控制一个电机工作相比，该技术方案能使一个驱动电路板控制两个电机工作，从而节省了生产成本。

现有的柔性机械臂控制系统和多电机驱动系统主要存在以下问题，从而难以实现对柔性机械臂稳定、精确的控制：

(1)目前电机驱动器多为大功率、单电机驱动器，多采用体积较大的单电机驱动器控制电机，这也增加控制系统的体积，并降低了机械臂控制系统的效率，有控制参数单一、尺寸大等缺点；由于只能控制两路电机，需要更多的控制器来控制柔性机械臂，从而增加了驱动系统体积；

(2)现有的驱动器多为控制器、驱动器、通信模块分开设计，从而导致电机驱动器的集成度不高的缺点；此外，由于没有集成CAN收发器，从而不利于多路电机的同步实时操控；

(3)现有的微型驱动器不仅售价高，控制精度也不够高，要控制多个电机就要多个电机驱动板，从而导致驱动器体积大、功耗高、控制效率低等缺点。

发明内容

针对目前柔性机械臂多电机控制中存在的稳定性差以及难以实现精准控的技术现状，本发明目的旨在提供一种柔性机械臂的多路直流电机控制系统，能够稳定地、精确地控制多路直流电机达到期望的位置和速度。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案来实现。

本发明提供的柔性机械臂的多路直流电机控制系统，包括柔性机械臂控制模块以及与柔性机械臂控制模块通信连接的至少一个电机驱动器，每个电机驱动器同时连接多个直流电机；

所述柔性机械臂控制模块，用于根据接收的柔性机械臂控制任务，生成包含对应电机期望位置和速度信息的控制指令；

所述电机驱动器，用于接收所述柔性机械臂控制模块生成的控制指令及采集包含位置和速度信息的电机运行状态信息，产生用于驱动电机运转的PWM脉冲信号并对直流电机进行伺服控制，同时将包含位置和速度信息的电机运行状态信息反馈至所述柔性机械臂控制模块。

上述柔性机械臂的多路直流电机控制系统，所述柔性机械臂控制模块通过CAN总线与至少一个电机驱动器通信连接。

上述柔性机械臂的多路直流电机控制系统，所述电机驱动器具体包括：主控单元、分别与所述主控单元连接的存储器、电源单元、收发器和多个直流电机驱动电路，所述直流电机驱动电路与对应驱动电机连接。

进一步地，所述电源单元包括降压控制器U1及***保护电路，所述降压控制器U1的输入端与外部电压输入端连接，其供电端分别向主控单元、存储器、收发器、直流电机驱动电路供电。本发明中，所述降压控制器U1的2脚作为输入端，连接外部电源输入端PWRIN，同时外部电源输入端PWRIN经过瞬态抑制二极管D1连接MOS管U2、再经电容C17接降压控制器的7脚，降压控制器U1的2脚还经过电阻R3连接MOS管U2的栅极，所述MOS管U2的源极和漏极接地，所述降压控制器U1的7脚经过电阻R9连接降压控制器U1的1脚，所述降压控制器U1的3脚经串联电感L1和电阻R2后分为两路，一路作为DC供电端，另一路经过电阻R7和LEDD2接地。所述***保护电路包括电容C6和电阻R6形成的第一RC电路，电容C16和电阻R10形成的第二RC电路，电容C15和电阻R8形成的第三RC电路，电容C7-C10并联形成的第一电容组以及电容C11-C14并联形成的第二电容组；第一RC电路一端经电阻R5接降压控制器U1的8脚，另一端接电感L1与电阻R2之间连接电路；第二RC电路一端接降压控制器U1的6脚、同时经电阻R4接降压控制器U1的2脚，另一端接地；第三RC电路一端接MOS管U2的栅极，另一端接地；第一电容组一端接降压控制器U1的2脚，另一端接地；第二电容组一端接电感L1与电阻R2之间连接电路，另一端接地。

进一步地，本发明中，所述主控单元用于控制四个直流电机，其包括单片机U3；所述单片机U3的14脚、15脚分别接电阻R12和电阻R20后作为第一电机编码器信号采集接口M1_A和M1_B，所述单片机U3的58脚、59脚分别接电阻R33和电阻R34后作为第二电机编码器信号采集接口M2_A和M2_B，所述单片机U3的21脚、55脚分别接电阻R22和电阻R30后作为第三电机编码器信号采集接口M3_A和M3_B，所述单片机U3的22脚、23脚分别接电阻R14和电阻R16后作为第四电机编码器信号采集接口M4_A和M4_B，所述电机编码器信号采集接口M1_A、M1_B、M2_A、M2_B、M3_A、M3_B、M4_A和M4_B，用于采集相应直流电机编码器反馈的直流电机位置、速度信息；所述单片机U3的41脚、42脚分别作为第一直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM1_CH1和TIM1_CH2，所述单片机U3的43脚、44脚分别作为第二直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM1_CH3和TIM1_CH4，所述单片机U3的37脚、38脚分别作为第三直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM8_CH1和TIM8_CH2，所述单片机U3的39脚、40脚分别作为第四直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM8_CH3和TIM8_CH4；所述单片机U3的45脚、61脚分别接电阻R29和电阻R35后作为收发器的信号发送端CAN1_TX和信号接收端CAN1_RX；所述单片机U3的29脚、30脚分别接电阻R36和电阻R37后作为与存储器连接的数据接口I2C2_SDA和控制接口I2C2_SCL；所述单片机U3的13、48、64、32、19脚均连接DC供电端。

进一步地，所述收发器为CAN收发器，其包括CAN芯片U4；所述CAN芯片U4的1脚连接单片机U3的信号发送端CAN1_TX，所述CAN芯片U4的4脚连接单片机U3的信号接收端CAN1_RX，所述CAN芯片U4的2脚接地，所述CAN芯片U4的3脚连接DC供电端，所述CAN芯片U4的6脚连接信号发送端CAN1_N，并经过电阻R48接地，所述CAN芯片U4的7脚连接信号接收端CAN1_P，并经过电阻R43连接DC供电端，信号端CAN1_P和CAN1_N之间并接电阻R44、二极管D3及串接的两二极管D5，所述两个二极管D5之间的连接端接地。

进一步地，本发明中，四个直流电机驱动电路构成相同，所述第一直流电机驱动电路包括直流电机驱动芯片U5；所述直流电机驱动芯片U5的3脚、2脚分别经过电阻R54、R53连接单片机U3的PWM脉冲信号输入TIM1_CH1和TIM1_CH2，所述直流电机驱动芯片U5的4脚经过电阻R57接地，所述直流电机驱动芯片U5的6、8脚连接第一电机插座CON的5、6脚用于向第一直流电机输出PWM脉冲信号，所述直流电机驱动芯片U5的5脚连接外部电源输入端PWRIN，并经过电容C35接地，所述直流电机驱动芯片U5的1、7、9脚接地。

进一步地，所述存储器包括存储芯片U6；所述存储芯片U6的1、2、3、4、7、9脚接地，所述存储芯片U6的5脚连接单片机U3的数据接口I2C2_SDA，并经过电阻R70连接DC供电端，所述存储芯片U6的6脚连接单片机U3的控制接口I2C2_SCL，并经过电阻R69连接DC供电端，所述存储芯片U6的8脚连接DC供电端，并经过电容C43接地。

本发明提供的柔性机械臂的多路直流电机控制系统具有以下有益效果：

(1)本发明将用于生成直流电机控制指令的直流电机控制部分和用于驱动直流电机运转的直流电机驱动部分分开设置，能够实现电机驱动器对多个直流电机的同步实时操控，极大提高了直流电机控制效率；

(2)本发明的电机驱动器主控单元可实现电机位置、速度双闭环反馈控制，能够采集多个直流电机的速度和位置，并根据期望电机速度、位置，实时的对多个直流电机进行精准控制，保证所控制的电机达到期望的速度、位置；

(3)本发明可以通过在存储器写入各个电机口的CAN通讯地址，达到CAN通信控制电机的目的；

(4)本发明还可通过电机驱动器主控单元将采集的多个直流电机的速度、位置信息实时存储在存储器中；

(5)本发明一个柔性机械臂控制模块可以同时与两个电机驱动器实现通信连接，且每个电机驱动器可以同时控制四个直流电机，因此本发明所提供的直流电机控制系统最多可以驱动8路直流电机，具有尺寸小、功耗低、发热小、效率高等优点。

附图说明

图1是现有方案中的柔性机械臂两级分布式控制系统结构框图；

图2是本发明的柔性机械臂的多路直流电机控制系统结构框图；

图3是本发明中电机驱动器的数据通信结构示意图；

图4是本发明中电机驱动器的结构示意图；

图5是本发明中电源单元的电路原理图；

图6是本发明中主控单元的电路原理图；

图7是本发明中CAN收发器的电路原理图；

图8是本发明中供电通信接口的电路原理图；

图9是本发明中直流电机驱动电路的电路原理图；

图10是本发明中调试下载接口的电路原理图；

图11是本发明中LED接口单元的电路原理图；

图12是本发明中电源指示灯单元的电路原理图；

图13是本发明中存储器的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

本实施例提供了一种柔性机械臂的多路直流电机控制系统，如图2及图3所示，其包括柔性机械臂控制模块以及与柔性机械臂控制模块CAN通信连接的两个电机驱动器(电机驱动器A和B)，每个电机驱动器同时连接四个直流电机。本实施例中，柔性机械臂控制模块通过CAN总线与至少一个电机驱动器通信连接。

由于传统的控制系统由单处理器或者两级主从架构组成，难以满足控制系统的复杂控制策略的实时性要求。因此本实施例的多路直流电机控制系统采用柔性机械臂控制模块与电机驱动器组成。其中，柔性机械臂控制模块属于规划与控制层，电机驱动器属于运动控制与执行层。通过两层设计能够保证系统的安全性、实时性以及稳定性要求。

(一)柔性机械臂控制模块

柔性机械臂控制模块具有整个系统的最高决定权，它的信息收集程度以及决策能力高低将影响着整个多路直流电机控制系统的精准控制任务是否顺利完成。

本实施例采用STM32F7芯片作为柔性机械臂控制模块，用于根据接收的柔性机械臂控制任务，生成各个直流电机的控制指令。

柔性机械臂控制模块接收的柔性机械臂控制任务中包含柔性机械臂期望到达位置信息和速度信息。柔性机械臂控制模块对弯曲、旋转等柔性机械臂控制任务进行解算，得到各个直流电机的期望位置信息。

柔性机械臂控制模块将得到的各个直流电机的期望位置信息和任务中的速度信息(由操作人员设定)生成对应电机的控制指令，并将控制指令经CAN总线发送给电机驱动器，由电机驱动器控制各直流电机执行各直流电机期望位置和速度指令。

此外，由于需要缩小整个机械臂的体积，无法安装限位开关等类似模块。驱动柔性机械臂的各个直流电机需要存在相应的限位位置。当需要考虑电机限位情况时，柔性机械臂控制模块依据电机驱动器反馈的各个直流电机位置和速度信息，来判断各个直流电机是趋近限位位置还是远离限位位置，从而对各个直流电机的速度进行实时调节：(1)若反馈的直流电机实时位置是正在趋近限位位置，柔性机械臂控制模块将对速度减小直至为零的指令信息经CAN总线发送给电机驱动器，由电机驱动器控制相应直流电机执行指令，从而实现电机软件保护。(2)若由柔性机械臂控制模块解算出的电机期望位置超出了电机的限位位置，柔性机械臂控制模块将“控制各个直流电机急停”的指令发送给电机驱动器，并同时发出超出限位位置的警告！若解算出的电机期望位置未超出限位位置则正常执行！

(二)电机驱动器

电机驱动器用于接收柔性机械臂控制模块生成的控制指令，调用预设函数产生用于驱动直流电机运转的驱动信号；并对直流电机进行伺服控制。

电机驱动器位于最底层，充当着多个直流电机控制的执行层功能。由于其并不参与复杂的参数计算，因此对数据的处理能力并没有太高的要求，其功能也相对比较简单。

如图3所示，电机驱动器在直流电机运行过程中，一方面不断地从CAN总线接收柔性机械臂控制模块的相关控制指令，同时通过直流电机配置的编码器对直流电机的位置、速度进行读取，调动内部函数，利用内部集成的位置、速度反馈控制算法(即增量式PID算法或绝对式PID算法，均为本领域的常规手段)，生成控制直流电机运转的PWM脉冲信号(即驱动信号)，以精确地控制直流电机的运行，从而控制直流电机到达预期位置，完成对多个直流电机的伺服控制。

本实施中，如图4所示，电机驱动器具体包括：主控单元、分别与主控单元连接的存储器、调试下载接口、电源单元、CAN收发器、多个直流电机驱动电路、两个供电通信接口(两个供电通信接口相同，这里给出的是CON1)、电源指示灯单元及LED接口单元。直流电机驱动电路与对应直流电机连接，可以用于控制四个直流电机，相应的有四个直流电机驱动电路。

上述电源单元用于对输入的外部电源进行降压处理，以实现对电机驱动器中其它组件进行供电。该功能的实现具体可以采用MP9942降压控制器(即降压控制器U1)来实现。

如图5所示，电源单元包括降压控制器U1及***保护电路。降压控制器U1的2脚作为输入端，连接外部电源输入端PWRIN，外部电源输入端PWRIN接入外部电源Vbat，Vbat在6到30伏之间，通过降压控制器U1降压处理，得到3.3VDC供电电压。降压控制器U1的2脚还经过瞬态抑制二极管D1连接MOS管U2的漏极并接地，其中瞬态抑制二极管具体可以采用CSD18543Q3A，降压控制器U1的2脚还经过电阻R3连接MOS管U2的栅极，降压控制器U1的7脚经过电阻R9连接降压控制器U1的1脚，并经过电容C17连接MOS管U2的源极，降压控制器U1的3脚经过电感L1和电阻R2后分为两路，一路作为DC供电端，为3.3V器件供电，另一路经过电阻R7和LEDD2接地。降压控制器U1的8脚经过电阻R5和电阻R11接地。MOS管U2的栅极经过并联的电阻R8和电容C15连接MOS管U2的源极。

为了提高电源单元的安全性，本实施例电源单元的***保护电路设计了具有欠压保护作用的RC电路以及保护电容组，具体包括电容C6和电阻R6形成的第一RC电路，电容C16和电阻R10形成的第二RC电路，电容C15和电阻R8形成的第三RC电路，电容C7-C10并联形成的第一电容组以及电容C11-C14并联形成的第二电容组；第一RC电路一端经电阻R5接降压控制器U1的8脚，另一端接电感L1与电阻R2之间连接电路；第二RC电路一端接降压控制器U1的6脚、同时经电阻R4接降压控制器U1的2脚，另一端接地；第三RC电路一端接MOS管U2的栅极，另一端接地；第一电容组一端接降压控制器U1的2脚，另一端接地；第二电容组一端接电感L1与电阻R2之间连接电路，另一端接地。通过设置RC电路实现欠压保护作用。

主控单元用于对柔性机械臂控制模块下发的控制指令以及采集的直流电机位置和速度运行数据进行处理，同时对电机驱动器中其它模块进行控制；该功能的实现具体可以采用单片机STM32F405RGT6(即单片机U3)来实现。

本实施例中所采用的主控单元，如图6所示，所述单片机U3的14脚、15脚分别接电阻R12和电阻R20后作为第一电机编码器信号采集接口M1_A和M1_B，所述单片机U3的58脚、59脚分别接电阻R33和电阻R34后作为第二电机编码器信号采集接口M2_A和M2_B，所述单片机U3的21脚、55脚分别接电阻R22和电阻R30后作为第三电机编码器信号采集接口M3_A和M3_B，所述单片机U3的22脚、23脚分别接电阻R14和电阻R16后作为第四电机编码器信号采集接口M4_A和M4_B，所述编码器信号采集接口M1_A、M1_B、M2_A、M2_B、M3_A、M3_B、M4_A和M4_B分别接入相应第一电机插座CON2作为的引脚2和3，采集相应直流电机编码器反馈的直流电机位置、速度信息。所述单片机U3的41脚、42脚分别作为第一直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM1_CH1和TIM1_CH2，所述单片机U3的43脚、44脚分别作为第二直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM1_CH3和TIM1_CH4，所述单片机U3的37脚、38脚分别作为第三直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM8_CH1和TIM8_CH2，所述单片机U3的39脚、40脚分别作为第四直流电机驱动电路的PWM脉冲信号输入TIM8_CH3和TIM8_CH4；PWM脉冲信号输入TIM1_CH1、TIM1_CH2、TIM1_CH3、TIM1-_CH4、TIM8_CH1、TIM8_CH2、TIM8_CH3、TIM8_CH4用于向相应直流电机输出PWM脉冲信号。所述单片机U3的45脚、61脚分别接电阻R29和电阻R35后作为收发器的信号发送端CAN1_TX和信号接收端CAN1_RX；所述单片机U3的29脚、30脚分别接电阻R36和电阻R37后作为与存储器连接的数据接口I2C2_SDA和控制接口I2C2_SCL。所述单片机U3的13、48、64、32、19脚均连接DC供电端。单片机U3的16脚、17脚分别接电阻R21和电阻R13后作为LED接口单元的信号输出端LED1_PWM和输出端LED2_PWM，单片机U3的34脚连接信号端SIGNAL_LED_R，单片机U3的35脚连接信号端SIGNAL_LED_G，单片机U3的36脚连接信号端SIGNAL_LED_B。单片机U3的5脚经过电阻R40连接有源晶振Y1的OSC脚，有源晶振Y1的VCC脚经过电阻R39连接DC供电端，并经过电容C18接地。单片机U3的51脚经过电阻R26连接信号端USART4_TX，单片机U3的52脚经过电阻R28连接信号端USART4_RX，单片机U3的46脚经过电阻R31连接信号端JTMS-SWDIO，单片机U3的49脚经过电阻R32连接信号端JTCK-SWCLK，信号端USART4_TX、USART4_RX、JTMS-SWDIO和JTCK-SWCLK作为调试下载接口。此外，单片机U3的12、18、63脚接地，单片机U3的7脚经过电阻R38连接DC供电端，并经过电容C21接地，单片机U3的31脚经过电容C20接地，单片机U3的47脚经过电容C19接地，单片机U3的60脚经过电阻R42接地，单片机U3的28脚经过电阻R41接地。

本实施例中，由于电机驱动器与柔性机械臂控制模块之间通过CAN总线传输，因此所采用的收发器为CAN收发器，具体可以采用CAN芯片TCAN334GDCNR(即CAN芯片U4)来实现。如图7所示，CAN芯片U4的1脚连接单片机U3的信号发送端CAN1_TX，CAN芯片U4的4脚连接单片机U3的信号接收端CAN1_RX，CAN芯片U4的2脚接地，CAN芯片U4的3脚连接DC供电端，并经过电容C30接地，CAN芯片U4的6脚连接信号发送端CAN1_N，并经过电阻R48接地，CAN芯片U4的7脚连接信号接收端CAN1_P，并经过电阻R43连接DC供电端，信号端CAN1_P和CAN1_N之间并接电阻R44、二极管D3及串接的两二极管D5，二极管D5之间的连接端接地。信号端CAN1_P和CAN1_N分别接入供电通信接口CON1的引脚5和6，用于通过供电通信接口实现电机驱动器与柔性机械臂控制模块之间的通信传输，如图8所示。

本实施例中四个直流电机驱动电路构成相同，具体采用直流电机驱动芯片DRV8871(即直流电机驱动芯片U5)。以第一直流电机驱动电路为例进行详细解释。如图9所示，第一驱动电路包括直流电机驱动芯片U5，直流电机驱动芯片U5的3脚经过电阻R54连接单片机U3的PWM脉冲信号输入TIM1_CH1，直流电机驱动芯片U5的2脚经过电阻R53连接单片机U3的PWM脉冲信号输入TIM1_CH2，直流电机驱动芯片U5的4脚经过电阻R57接地，直流电机驱动芯片U5的6、8脚连接第一电机插座CON2的5、6脚，直流电机驱动芯片U5的5脚连接信号端PWRIN，并经过电容C35接地，直流电机驱动芯片U5的1、7、9脚接地。单片机U3产生的PWM脉冲信号经直流电机驱动芯片U5的2、3脚输入，经U5的6、8脚输出给第一直流电机，驱动第一直流电机运行。

本实施例中主控单元和直流直流电机驱动电路通过电机插座来实现信号传输。本实施例第一直流电机采用第一电机插座CON2来实现。第一电机插座CON2的1脚经过保险丝F1连接DC供电端，第一电机插座CON2的2脚连接主控单元的编码器信号采集接口M1_A和M1_B，2脚和3脚分别经过二极管D7和D6接地，第一电机插座CON2的4、6、F_GND1、F_GND2脚均接地。此外，第一电机插座CON2的2脚经过电阻R50连接DC供电端，经电容C32接地，组成保护电路；第一电机插座CON2的3脚经过电阻R49连接DC供电端，经电容C31接地，组成保护电路。

本实施例中主控单元通过调试下载接口来实现电机驱动器的程序下载。本实施例采用调试下载接口CON3来实现。如图10所示，调试下载接口CON3的1脚连接DC供电端，调试下载接口CON3的2脚连接单片机U3的信号端USART4_TX，调试下载接口CON3的3脚连接单片机U3的信号端USART4_RX，调试下载接口CON3的9脚连接单片机U3的信号端JTCK-SWCLK，调试下载接口CON3的10脚连接单片机U3的信号端JTMS-SWDIO，调试下载接口CON3的4、6、F_GND1、F_GND2脚均接地。

本实施例采用LED接口CON4来实现。如图11所示，LED接口CON4的1脚连接单片机U3的信号输出端LED1_PWM，LED接口CON4的3脚连接单片机U3的信号输出端LED2_PWM，2脚和3脚分别经过二极管D14和D15接地，LED接口CON4的2、4、F_GND1、F_GND2脚均接地。单片机U3经LED1_PWM输出的PWM波输出至位于柔性机械臂末端的环形补光灯，以实现对环形补光灯亮度的调节，使柔性机械臂的末端具有灯光调节功能。

本实施例中主控单元通过电源指示灯单元来实现显示电源是否处于正常工作状态。本实施例采用RGB_LED指示灯D4来实现。如图12所示，RGB_LED指示灯D4的4、5、6脚均连接DC供电端，RGB_LED指示灯D4的1脚经过电阻R45连接单片机U3的信号端SIGNAL_LED_B，RGB_LED指示灯D4的2脚经过电阻R46连接单片机U3的信号端SIGNAL_LED_R，RGB_LED指示灯D4的3脚经过电阻R47连接单片机U3的信号端SIGNAL_LED_G。

本实施例中存储器不仅可以用于存储主控单元采集的多个直流电机的速度、位置信息，还可以写入各个电机口的CAN通讯地址，达到CAN通讯控制直流电机的目的。存储器具体可以采用存储芯片EEPROM(即存储芯片U6)来实现。如图13所示，存储芯片U6的1、2、3、4、7、9脚接地，存储芯片U6的5脚连接单片机U3的数据接口I2C2_SDA，并经过电阻R70连接DC供电端，存储芯片U6的6脚连接单片机U3的控制接口I2C2_SCL，并经过电阻R69连接DC供电端，存储芯片U6的8脚连接DC供电端，并经过电容C43接地。

上述电机驱动器的工作原理为：主控单元通过CAN收发器接收来自柔性机械臂控制模块发送的期望位置和速度，同时接收直流电机编码器反馈的电机位置和转速信息，调用其内部函数进行PID运算，得到PWM脉冲信号控制指令，并将PWM脉冲信号控制指令发送至对应直流电机的直流直流电机驱动电路，由直流直流电机驱动电路发送至对应电机插座，此时电机插座接通直流直流电机驱动电路，控制直流电机运转；主控单元进一步按照存储器中存在的各个电机口的CAN通讯地址，将直流电机编码器反馈的直流电机位置、速度信息通过CAN总线反馈到柔性机械臂控制模块。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。