駆動器および制御器選定

駆動機および制御器システム設計理論

1. アクチュエータ選定および電力特性

ロボットハンドの精密駆動のためにDYNAMIXEL XM430-W350-Tを使用する。このアクチュエータは12V定格電圧で動作し、ストール(Stall)電流は 2.3Aである [S11]。ロボットハンド全体は 11個のアクチュエータで構成されるため、全ストール電流合計は約 25.3Aに達する。したがって、安定した駆動のために独立した電源供給体系が必要である。

2. 制御器アーキテクチャ

OpenCR 1.0は216MHz ARM Cortex-M7プロセッサを搭載しており、リアルタイム制御に適している [S13]。この制御器は、12Vアクチュエータ電源とロジック/センサ電源を物理的に分離できる構造をサポートする。FSRセンサのようなアナログ入力は 0~3.3Vの範囲内で処理する必要があるため、センサ電圧分圧回路は必ずOpenCRの 3.3V センサレールから供給を受けなければならない [S13]。

3. 過電流保護および電源分岐設計

138W出力のMEAN WELL GST160A12-R7Bアダプタ 3個を使用する [S15]。各アダプタの定格電流は 11.5Aであり、これを通じて独立した12V分岐を 3個生成する。各分岐には10A ATOFヒューズをインラインで装着し、過電流発生時に回路を保護する [S24, S25]。ヒューズは定格電流 11.5Aより低く設定し、保護協調を達成する。

4. センサ信号取得

FSR 402は、圧力が上昇すると抵抗が減少する特性を持つ [S12]。これを10kΩ固定抵抗と電圧分圧器で接続して力の変化を電圧信号に変換し、OpenCRの12bit ADCポートに入力する [S12, S13, S26]。