论文题目: 基于嵌入式系统的机器人控制器研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 陈光明
导师: 赵连玉
关键词: 机器人,嵌入式系统,运动控制
文献来源: 天津理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文针对工业应用中大量存在的二、三自由度机器人,开发一种基于嵌入式系统的机器人通用控制器。在综合分析和比较当前各类先进的机器人控制技术和方法的基础上,提出机器人控制器的总体方案,并重点介绍了机器人控制器的核心部件——运动控制卡的硬件设计及底层程序开发。具体的研究工作和成果包括:提出了一种基于嵌入式系统的机器人控制器总体方案:选用嵌入式主板PCM-5825作为控制器的主控板,自行设计运动控制卡、内置PLC、AD接口电路、手持式编程器。完成了以DSP+FPGA为核心的运动控制卡硬件电路设计:采用模块化设计方法,把复杂的运动控制卡细化为功能相对独立的子系统,再对控制卡的各个子系统分别进行设计,如电源模块、存储器模块、D/A转换模块、脉冲输出模块、PC/104主板和DSP之间的通讯接口模块等。基于研华PCM-5825定制了Windows CE操作系统,该操作系统内核小,实时性强。实现了运动控制卡的底层硬件程序开发,包括DSP程序和FPGA程序的开发与调试。在仿真实验基础上,设计制作了运动控制卡的原理样机,并对该样机进行了功能测试,试验表明,该卡达到了预期的控制功能。对加减速控制曲线进行了比较研究,确立了四次凸轮曲线作为加减速控制曲线,并建立了数学模型。最后,对研究内容进行了总结,并对进一步的研究工作作了展望。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 机器人控制器发展概况
1.3 课题的提出及研究意义
1.4 机器人控制器关键技术分析
1.4.1 运动控制卡
1.4.2 PC 总线技术
1.4.3 嵌入式系统
1.5 论文研究的主要内容
第二章 控制器总体方案设计
2.1 机器人控制系统的功能、组成和分类
2.1.1 机器人控制系统的功能
2.1.2 机器人控制系统的组成
2.1.3 机器人控制系统的分类
2.2 设计要求
2.2.1 设计原则
2.2.2 设计目标
2.3 控制器总体方案
2.4 硬件系统总体方案
2.5 软件系统总体方案
第三章 运动控制卡硬件设计
3.1 伺服系统
3.1.1 伺服系统概述
3.1.2 位置伺服系统构成
3.2 运动控制卡的整体结构
3.3 基于TM5320LF2407A 的主控模块的设计
3.3.1 DSP 系统电源模块
3.3.2 存储器模块
3.3.3 D/A 转换模块
3.3.4 脉冲输出模块
3.3.5 CAN 接口模块
3.3.6 R5232 接口模块
3.4 基于EP1K50QC208 的辅助模块的设计
3.4.1 FPGA 与DSP 的接口模块
3.4.2 主机接口模块
3.4.3 I/O 接口模块
3.4.4 编码器接口模块
3.4.5 FPGA 配置电路
3.5 其他模块
3.5.1 复位模块
3.5.2 差分整形模块
3.6 本章小结
第四章 系统软件设计
4.1 嵌入式实时操作系统Windows CE
4.1.1 Windows CE 的结构
4.1.2 Windows CE 的特点
4.1.3 Windows CE 的实时性
4.2 嵌入式实时操作系统Windows CE 的定制
4.2.1 Platform Builder 简介
4.2.2 平台开发过程
4.2.3 基于PCM-5825 定制Windows CE
4.3 DSP 程序的编制
4.3.1 软件工具介绍
4.3.2 DSP 软件开发流程
4.3.3 系统程序的组成
4.3.4 软件抗干扰设计
4.4 FPGA 程序的编制
4.4.1 QUARTUS II
4.4.2 四倍频与鉴相电路
4.4.3 FPGA 设计应注意的问题
4.5 本章小结
第五章 电路板的设计与功能验证
5.1 电路板设计注意的问题
5.1.1 信号完整性分析
5.1.2 电磁抗干扰的设计
5.2 运动控制卡的功能验证
5.2.1 D/A 模块功能验证
5.2.2 脉冲输出模块功能验证
5.3 本章小结
第六章 速度控制曲线研究
6.1 加速度控制的必要性
6.2 速度梯形曲线
6.3 加速度梯形曲线
6.3.1 加速度梯形曲线简介
6.3.2 加速度梯形曲线函数的确定
6.4 四次凸轮曲线
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
参考文献
附录
参与项目及发表论文
致谢
发布时间: 2007-08-01
参考文献
- [1].基于嵌入式系统的开放式教育机器人控制器[D]. 王宁.郑州大学2007
- [2].机器人控制器实时监控系统关键技术研究[D]. 王红军.长安大学2016
- [3].开放式机器人控制器研究[D]. 袁铭占.大连理工大学2014
- [4].工业机器人控制器实时多任务软件设计与实现[D]. 姚舜.东南大学2017
- [5].基于行为的机器人控制器研究[D]. 闫铭.河南工业大学2013
- [6].双臂机器人控制器设计及故障检测[D]. 刘营涛.长安大学2013
- [7].面向工业机器人控制器的运动控制与仿真软件设计与实现[D]. 王侦.东南大学2015
- [8].码垛机器人控制器系统软件的设计和研究[D]. 蓝培钦.上海交通大学2010
- [9].六轴机器人控制器底层软件设计及其算法仿真研究[D]. 郭小羽.深圳大学2017
- [10].移动机器人控制器的研究及其实现[D]. 任志阳.南京理工大学2004
相关论文
- [1].基于ARM的嵌入式系统在竞赛机器人中的应用研究[D]. 喻洪平.电子科技大学2007
- [2].基于嵌入式系统的室内移动机器人的应用研究[D]. 刘志雄.昆明理工大学2007
- [3].基于嵌入式系统的数字装备通用控制器研究[D]. 黄庆.天津理工大学2007
- [4].SCARA机器人运动控制器设计及应用研究[D]. 方健.吉林大学2007
- [5].基于ARM9的嵌入式移动机器人远程控制的研究[D]. 袁俊杰.天津理工大学2007
- [6].基于嵌入式系统平台的拟人机器人平衡与运动控制研究[D]. 董全义.电子科技大学2007
- [7].基于嵌入式系统的开放式教育机器人控制器[D]. 王宁.郑州大学2007
- [8].基于嵌入式的智能机器人及其运动控制系统研究[D]. 周丹.成都理工大学2007
- [9].基于嵌入式系统的足球机器人小车控制器设计与研究[D]. 张杰.中南大学2005
- [10].基于ARM嵌入式系统的远程机器人控制器的设计及应用[D]. 谢正茂.北京邮电大学2006