基于CAN總線的關(guān)節(jié)模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、機(jī)器人是飛速發(fā)展的綜合學(xué)科，代表了機(jī)電一體化的最高成就，是目前科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。人們對(duì)機(jī)器人的性能提出了更多更高的要求，開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)器人控制系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。 本課題來源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《工程中的廣義同步的非線性理論和若干關(guān)鍵問題》，課題順應(yīng)當(dāng)前機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)--關(guān)節(jié)模塊化機(jī)器人，研究和設(shè)計(jì)具有開放式體系結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制系統(tǒng)。本文重

2、點(diǎn)研究基于CAN總線關(guān)節(jié)模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，解決關(guān)節(jié)控制模塊的硬件實(shí)現(xiàn)和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等相關(guān)技術(shù)問題。本文主要完成了如下幾個(gè)方面的工作： (1)介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究發(fā)展現(xiàn)狀，分析了關(guān)節(jié)模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本功能及控制要求，論證了利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)建模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的可行性。提出了基于cAN總線的關(guān)節(jié)模塊機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了用于廣義同步理論實(shí)驗(yàn)研究的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制系統(tǒng)。 (

3、2)構(gòu)建了基于CAN總線的模塊化機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了機(jī)器人關(guān)節(jié)控制模塊的硬件。關(guān)節(jié)控制模塊可實(shí)現(xiàn)各獨(dú)立關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)控制、信號(hào)采集處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和與上位機(jī)通信4個(gè)基本功能?？刂颇K硬件采用ATmega64單片機(jī)為核心控制器，利用ATmega64片內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器和I/O接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和驅(qū)動(dòng)控制功能，以CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采用存儲(chǔ)器FM256進(jìn)行本地存儲(chǔ)，關(guān)節(jié)控制模塊具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可擴(kuò)展性強(qiáng)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

4、 (3)采用分層和模塊化軟件設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)上位機(jī)主控軟件和下位機(jī)關(guān)節(jié)模塊軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。上位機(jī)主控軟件是在CAN接口卡提供的ZLGVCI接口函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，采用Borland c++Builder 6.0語言在Windows環(huán)境下編寫；下位機(jī)關(guān)節(jié)模塊的軟件采用ICC AVR的集成開發(fā)環(huán)境和AVR Studio的在線仿真調(diào)試工具進(jìn)行開發(fā)，用標(biāo)準(zhǔn)C語言進(jìn)行編程。整個(gè)控制系統(tǒng)軟件具有開發(fā)周期短、可讀性強(qiáng)、可移植性好的特點(diǎn)。 (4