植物微觀動態(tài)離子流設(shè)備中三維機械手微距同步運動控制系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、植物生長過程中與外界信息的交互是生命得以完成的保證。因此，準確、穩(wěn)定、無損地獲取植物的生命信息，對于揭示植物生長發(fā)育機理和評價植物生長狀態(tài)具有重大意義。其中，離子流的動態(tài)運輸在植物的生長發(fā)育、新陳代謝、營養(yǎng)吸收、感知刺激等過程具有關(guān)鍵作用。因此，植物離子流的動態(tài)檢測研究越來越受重視。離子流檢測是設(shè)計在數(shù)字顯微鏡成像基礎(chǔ)上，通過控制玻璃微電極的精細運動，使電極以最佳狀態(tài)接近植物組織、器官，獲取不同測量點離子流動態(tài)信號。
　　夾持控制

2、玻璃微電極的設(shè)備是三維機械手，電極的運動精度取決于三維機械手的控制精度。本研究針對三維機械手各個手臂的運動模式、速度、方向等控制需求，提出具體解決方案并完成了運動控制系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計。
　　論文研究主要內(nèi)容如下:
　　1.歸納了離子流檢測設(shè)備的應(yīng)用背景及意義、分析了離子流檢測設(shè)備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和精密儀器研究現(xiàn)狀，并闡述了離子流檢測設(shè)備的工作原理，提出本文主要研究內(nèi)容和目標。
　　2.針對便攜式需求以及選定的小型三維機械

3、手的結(jié)構(gòu)，分析設(shè)計了三維機械手運動控制系統(tǒng)的整體方案，即:根據(jù)三維機械手的調(diào)節(jié)螺紋結(jié)構(gòu)，利用步進電機的細分技術(shù)，實現(xiàn)對三個運動方向精細控制;通過上位機控制界面，實現(xiàn)量化、直觀、簡便的控制操作。
　　3.按照系統(tǒng)整體設(shè)計方案，設(shè)計、搭建三維機械手運動控制硬件系統(tǒng):
　　(1)對控制模塊和驅(qū)動模塊進行芯片對比及選型;
　　(2)設(shè)計了控制系統(tǒng)的原理圖并完成PCB板的設(shè)計制作;
　　(3)完成了控制電路的焊接和調(diào)試。<

4、br>　　4.根據(jù)離子流檢測精度需求和已搭建的硬件系統(tǒng)，編寫下位機嵌入式控制代碼，實現(xiàn)對三維機械手各個手臂的運動控制:
　　(1)為了完成玻璃微電極的精準定位，根據(jù)調(diào)節(jié)螺紋的螺距和電極位移精度要求，在控制程序中設(shè)定了8個細分檔次，最大細分數(shù)為128。
　　(2)制定了與上位機通信的規(guī)則和控制命令。
　　5.對上位機軟件進行設(shè)計與編寫。針對實際操作的需求，既要具有長距離位移的快速運動，又要具備在電極接近樣本時的精細微調(diào)，