题目：集成电机伺服驱动的力觉交互设备控制器设计

控制系统是力觉交互系统中不可或缺的组成部分，本文针对力觉交互设备对控制系统的具体需求，设计了面向桌面式力觉交互设备的8轴直流电机伺服控制系统，制作了物理样机，并进行了实际控制实验。首先，面向力觉交互设备应用，本文对控制系统进行了需求分析，提出了控制系统的基本设计指标，对总体方案进行了设计，将控制系统划分为电机驱动部分和主控部分，并进行了相关功能模块的划分和主要芯片的选型，同时对模块之间的接口以及整体布局进行了设计。其次，分别对电机伺服驱动器部分和主控部分进行了详细的软硬件设计，完成了PCB物理样机的加工和调试。通过实际的电机伺服驱动实验，验证了电机伺服驱动器模块的功能和性能，并通过与上位机的高速数据通讯实验，验证了主控制器的数据通讯速率。实验结果表明，电机电流伺服精度达到了±10mA/±5A量程下，电流响应时间小于0.5ms，主控器与上位机的最高通讯速率可达8000Hz。最后，以六自由度力交互装置iFeel6为控制对象，进行了三维虚拟墙实验，并与使用商业控制卡和商业驱动器的控制系统进行了对比。实验结果表明，设备在本文所设计的控制系统下能够达到的最大虚拟刚度约为商业设备的2.5倍。