基于嵌入式系統(tǒng)的裝配機(jī)械手模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、為提高裝配機(jī)械手的適用性,以模塊化裝配機(jī)械手機(jī)械本體為研究背景,進(jìn)行模塊化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究。在分析裝配機(jī)械手的相關(guān)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)情況的基礎(chǔ)上,根據(jù)減少機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原則得出裝配機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并計(jì)算相關(guān)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。在此基礎(chǔ)上,對模塊化裝配機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討,從適應(yīng)中小企業(yè)推廣和經(jīng)濟(jì)性角度考慮選擇了基于嵌入式的控制方法和以C8051F020單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng),并探討了基于C8051F020單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模塊化軟硬件系統(tǒng)控

2、制的可行性及路徑。
　　 根據(jù)機(jī)械手功能特征劃分模塊,進(jìn)行了模塊總體構(gòu)架設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計(jì)和軟件模塊設(shè)計(jì)方法與具體實(shí)施內(nèi)容。系統(tǒng)的硬件組成總體上包括基本功能模塊,預(yù)留功能模塊和輔助功能模塊。主要包括JTAG接口模塊,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,電源電路,串口電路等模塊,從而實(shí)現(xiàn)裝配機(jī)械手的基本功能,并預(yù)留若干輸入輸出端子口實(shí)現(xiàn)預(yù)留功能。在軟件設(shè)計(jì)方面以適應(yīng)軟件模塊化的角度出發(fā),采用C51語言開發(fā)設(shè)計(jì),使用迪文公司的觸摸

3、屏作為控制系統(tǒng)信息交互的平臺,界面可自行設(shè)計(jì)易擴(kuò)展,以此作為軟硬件整合交互,人機(jī)交互的重要平臺。軟件模塊化編程設(shè)計(jì)主要包括主程序模塊,單片機(jī)與觸摸屏的通信程序模塊以及各個(gè)功能的程序模塊。而功能模塊的增減、調(diào)用基本上都是通過觸摸屏界面設(shè)計(jì)來完成的。命令按鈕采用事件觸發(fā)機(jī)制調(diào)用程序從而大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和模塊性。具體設(shè)計(jì)出各個(gè)功能模塊,完成了以C8051F020單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)軟件模塊的設(shè)計(jì)和硬件實(shí)物的制作。對硬軟件整體聯(lián)機(jī)

4、調(diào)試,控制系統(tǒng)達(dá)到了控制功能要求。
　　 為擴(kuò)展模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究,提高硬件設(shè)計(jì)靈活性,適應(yīng)控制系統(tǒng)較高的模塊化要求,在理論上探討了基于FPGA軟核MicroBlaze和其它IP核的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。利用FPGA的軟核MicroBlaze的特性,使用Xilinx ISE軟件構(gòu)造各IP核,利用IP核可自定義,獨(dú)立性強(qiáng)的特點(diǎn),將相關(guān)口核從控制系統(tǒng)中添加或刪除,從而增減機(jī)械手的功能,提高控制系統(tǒng)的開放性。使用FPGA軟核的自身特性為模