近年来,机器人技术迅速发展,功能与结构也趋于复杂。然而,模块化的机器人因其具有独立的模块,可以通过不同的连接方式实现不同的任务,简化设计步骤等优点,在机器人的发展中发挥着重要的作用。二自由度关节模块集机械、驱动、感知等器件于一体,是协作机械臂的关键部件,是模块化机器人的重要组成部分,它具有两个转动的自由度。若干个二自由度关节可以连接组成机械臂,通过对机械臂进行运动系统设计完成一系列作业要求。每个关节都具有独立的驱动电机和控制系统,可以根据特定的作业场地和任务要求设定特殊的运动系统,达到作业需求。每个关节都具有相似的驱动控制系统,可以简化设计步骤。二自由度关节电机工作电流大、输出力矩大、定位精度高,要求其驱动系统在工作时能承载大电流,并满足小体积、高精度以及功耗高效等多种因素条件。本文以二自由度关节直流无刷电机为研究对象,设计了基于DSP的二自由度直流无刷电机控制系统,并介绍了其设计原理和设计过程,对二自由度关节和直流无刷电机的基本组成原理和基本工作原理作了详细的介绍,并给出了直流无刷电机的数学模型。在此基础上,提出了基于DSP的二自由度关节直流无刷电机控制系统设计方案,并根据该方案分别进行了硬件电路和系统软件的设计和调试。硬件部分先作了整体的论述,然后论述了几个主要的电路设计思路与原理。软件部分也首先进行了整体的论述,然后就传统的PID控制算法和模糊PI控制算法进行了优化改进,设计了基于二自由度关节直流无刷电机的变论域模糊PI控制算法。最后,详细介绍了 DSP芯片的基本特性和主要功能模块,并在仿真平台和实验平台中进行了仿真和实验验证,证明了本课题中设计的二自由度关节直流无刷电机控制系统可以很好地适应并应用于二自由度关节之中。