除了常見的手推式或騎乘式割草機，您或許還了解過智能割草機器人。傳統(tǒng)的割草機需要借助人力來進行操作，但割草機器人是一種具備自主智能規(guī)劃和實現(xiàn)自動化草坪修剪的智能設備，旨在替代人工完成草坪修剪任務。當下，割草機器人行業(yè)正處在爆發(fā)式增長的關鍵時期，它憑借著其高效率、減少勞動力、安全的特點，在歐美等庭院文化發(fā)達的國家盛行。

智能割草機器人中的電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由行走電機驅(qū)動和割草電機驅(qū)動兩部分組成，行走電機主要控制機器人的前進、倒退、轉(zhuǎn)向等行動路徑，而割草電機主要控制機器人的割草刀盤進行開啟和關斷。所以電機驅(qū)動系統(tǒng)中MCU（微控制單元）的穩(wěn)定、可靠和精準度就顯得尤為重要。

凌鷗創(chuàng)芯&晶豐明源推出一款專門針對智能割草機器人應用場景的無感FOC解決方案，采用LKS32MC45x系列MCU進行行走輪的控制和LKS32MC07x系列MCU進行割草刀盤的控制，配合增強型觀測器和低速觀測器，具備高集成、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢的整體解決方案。

行走輪方案詳情

圖1. 方案應用框圖

單MCU雙行走輪方案，該方案內(nèi)置LKS32MC45x系列MCU

LKS32MC45x的主要特點

基于Cortex-M4F內(nèi)核，最高主頻可達192MHz

Flash：256KB，SRAM：40KB

兩組增強型MCPWM，頻率可達192MHz，支持兩個時基

豐富的模擬外設：三組14Bit ADC模塊，兩組DAC，六組差分型運算放大器和六組比較器。

方案優(yōu)勢

性價比高：LKS32MC45x系列一拖二電機，強大算力+豐富的模擬外設可以讓一顆LKS32MC45x MCU同時驅(qū)動兩個電機工作，滿足兩個獨立電機過流保護的需要，適用于智能割草機這種雙電機應用場景。

算法豐富：無感FOC算法，觀測器穩(wěn)定（支持增強型觀測器高速穩(wěn)定，低速觀測器低速帶載強）

參數(shù)自整定：電流環(huán)：根據(jù)電機電阻、電感自整定參數(shù)；速度環(huán)：根據(jù)速度環(huán)帶寬統(tǒng)一調(diào)節(jié)PI參數(shù)

自動弱磁：根據(jù)電壓反饋法自動弱磁，算法穩(wěn)定可控

過調(diào)制：穩(wěn)定自適應的過調(diào)制策略，提高電壓利用率

母線限流：支持母線限流，保護電池包

多種停機方式可選：關MOE/短下管/零電流/軟剎

技術(shù)優(yōu)勢

兩組PWM交替運行

兩組PWM時基正交計數(shù)，192Mhz高主頻支持M0與M1交替計算，采樣互不干擾，觀測器穩(wěn)定收斂。

圖2. 雙PWM交替控制

母線限流

通過檢測母線電流，計算實時功率，利用速度環(huán)限功率功能，限制母線電流為5A。

圖3. 母線限流測功圖

多種停機方式

關MOE：關斷可靠，停機時間長

短下管：電流沖擊大，停機時間短

零電流：電流可控，停機時間適中

軟剎車：電流沖擊小，停機時間可配

圖4. 不同停機方式下電流

低速觀測器

全程觀測器閉環(huán)，大負載堵轉(zhuǎn)時觀測器收斂到極低速，低速帶載能力強，推薦電頻率<400hz。適用于低速工況，負載消失后立即閉環(huán)，觀測器穩(wěn)定工作。

圖5. 低速觀測器堵轉(zhuǎn)工況

總結(jié)

本文重點介紹了凌鷗創(chuàng)芯&晶豐明源推出的智能割草機器人行走輪的高效驅(qū)動方案——基于LKS32MC45x的單MCU雙電機無感FOC控制。該方案通過192MHz Cortex-M4F 內(nèi)核及豐富的外設，以單芯片驅(qū)動雙行走輪并支持獨立過流保護；該方案已經(jīng)在多個實際案例中量產(chǎn)，助力客戶縮短開發(fā)周期。

此行走輪方案也為整機運動控制奠定高效基礎，下一篇文章將深入探討與之協(xié)同的割草刀盤驅(qū)動方案——基于LKS32MC07x系列MCU的割草電機精準控制技術(shù)。