基于DSP的控制驅(qū)動(dòng)一體化二自由度云臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人視覺(jué)伺服控制是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向，云臺(tái)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人視覺(jué)伺服控制的主要載體。傳統(tǒng)云臺(tái)主要應(yīng)用于大型場(chǎng)所的安防監(jiān)控，具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)速范圍小等特點(diǎn)，而真正適用于小型移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)伺服控制的云臺(tái)不多見(jiàn)。國(guó)外機(jī)器人云臺(tái)又因成本較高，目前尚未在國(guó)內(nèi)大量使用。因此，研制體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位準(zhǔn)確、價(jià)格低廉的機(jī)器人云臺(tái)具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本文重點(diǎn)分析和研究了一種基于DSP的控制驅(qū)動(dòng)一體化二自由度云臺(tái)。主要工作如下：

2、 根據(jù)二自由度云臺(tái)的功能要求，確定了云臺(tái)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)；通過(guò)分析比較，確定了二自由度云臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，提出了采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、增量式光電編碼器和基于DSP的控制驅(qū)動(dòng)一體化總體實(shí)現(xiàn)方案。 采用D-H法對(duì)二自由度云臺(tái)進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)位置分析，采用幾何法進(jìn)行了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，采用蒙特卡洛方法對(duì)云臺(tái)工作空間進(jìn)行了分析，并對(duì)桿長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了基于多項(xiàng)式插補(bǔ)算法的云臺(tái)關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃和基于圓弧插補(bǔ)算

3、法的云臺(tái)直角坐標(biāo)空間軌跡規(guī)劃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，關(guān)節(jié)空間三次多項(xiàng)式插補(bǔ)算法計(jì)算量小、控制策略簡(jiǎn)單，更適合于二自由度云臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃。 分析和研究了基于差動(dòng)齒輪系傳動(dòng)的二自由度云臺(tái)結(jié)構(gòu)布局和基于簡(jiǎn)單齒輪傳動(dòng)的混合交叉結(jié)構(gòu)布局，設(shè)計(jì)了二自由度云臺(tái)的水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)，給出了設(shè)計(jì)圖紙，完成了樣機(jī)制作。 研制了基于DSP的控制驅(qū)動(dòng)一體化二自由度云臺(tái)控制系統(tǒng)。主要硬件包括驅(qū)動(dòng)電路、電源、接口電路、傳感器檢測(cè)電路以及通信電路等部分。