光電機(jī)器人的高精度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、光電機(jī)器人作為機(jī)器人的一個(gè)重要分支，它不僅在光電信息行業(yè)扮演重要角色，還被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，其研究水平也成為衡量工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。
　　光電機(jī)器人的研究包括許多自成一體的研究領(lǐng)域，如高精度軌跡規(guī)劃、光電信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)視覺、運(yùn)動(dòng)學(xué)、控制理論及實(shí)時(shí)通信等。光電機(jī)器人控制所涉及到的研究難點(diǎn)包括準(zhǔn)確位姿識(shí)別、軌跡規(guī)劃和插補(bǔ)、電機(jī)高精度控制和上下位機(jī)的實(shí)時(shí)通信等，迄今為止，關(guān)鍵核心技術(shù)仍然主要被德國KUKA、瑞典ABB等少

2、數(shù)國外研究團(tuán)隊(duì)掌握。
　　本文對(duì)光電機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，采用具有很強(qiáng)通用性的PC作為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)指令產(chǎn)生，用具有很高并行執(zhí)行能力的FPGA作為下位機(jī)，負(fù)責(zé)指令執(zhí)行。分析了光電機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃算法，完成了 FPGA下位機(jī)控制系統(tǒng)硬件部分、各功能模塊軟件部分以及系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試。
　　下位機(jī)控制系統(tǒng)硬件部分，引入視覺模塊，利用USB攝像頭實(shí)現(xiàn)視覺導(dǎo)航；設(shè)計(jì)并制作了FPGA核心板、伺服驅(qū)動(dòng)接口

3、、光電傳感器接口、外部IO接口等模塊，完成對(duì)上述模塊的調(diào)試，搭建了穩(wěn)定可靠的下位機(jī)硬件控制平臺(tái)。
　　控制系統(tǒng)的軟件部分，在Quartus II編輯器中完成。采用分時(shí)復(fù)用的原理，實(shí)現(xiàn)了多種運(yùn)動(dòng)控制方式的兼容；通過將編碼器 Z信號(hào)和零位接近開關(guān)的信號(hào)相結(jié)合，創(chuàng)造性地提出了一種新的高精度機(jī)器人歸零方法；基于四倍頻計(jì)數(shù)原理，實(shí)現(xiàn)了FPGA中的高精度編碼器脈沖計(jì)數(shù)。
　　系統(tǒng)通信模塊，設(shè)計(jì)了串口通信的指令和相關(guān)應(yīng)答機(jī)制，完成穩(wěn)定的串