机器人灵巧手的驱动与控制是机器人灵巧手研究的主要方向之一,它是提高其智能化水平和作业水平的重要因素。本文研究的HIT/DLRII灵巧手手指驱动与控制系统对HIT/DLRII灵巧手的整体性能的提高有着重要的意义。本课题是在哈工大机器人研究所与德宇航中心联合研制的HIT/DLR灵巧手的基础上进行全面的改进,根据灵巧手对手指底层驱动控制系统提出的具体要求,设计了基于FPGA的HIT/DLRII灵巧手手指驱动控制系统。本文首先总体介绍了HIT/DLRII灵巧手手指系统各个子系统的基本结构和功能,主要包括基于模块化设计的机械本体,采集手指位置、力矩信号的传感器系统以及基于FPGA和DSP的电气驱动系统。在硬件电路方面,详细阐述了基关节单元的电气系统。设计了一种基于FPGA的直流无刷电机驱动电路。本着响应快,功耗低的原则,通过对简化模型的计算选取了合适的电路参数,并通过仿真和实验验证了该驱动电路的可行性。同时,根据数据传输量的不同要求,分别设计并实现了基关节单元与上位机之间、基关节单元与指节单元之间的数据通信系统。在传感器系统方面,位置传感器采用集成化的霍尔芯片,使电路更加简化和紧凑。在FPGA的可编程控制功能的实现中,完成了基关节单元电机驱动控制系统SOPC模块化设计。采用Nios软核处理器为核心、结合其它功能模块,通过软核处理器完成软件控制算法,设计了结构简单灵活、高性能的直流无刷电机控制系统。最后,完成了基关节位置闭环控制实验。采用PD位置控制算法实现了基关节位置控制器,并通过实验验证其轨迹跟踪性能。