基于CANopen協(xié)議的全向移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、全向移動(dòng)機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)靈活、執(zhí)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于裝配生產(chǎn)、倉儲(chǔ)物流等行業(yè)。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是全向移動(dòng)機(jī)器人研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，隨著機(jī)器人性能要求提高，控制系統(tǒng)朝著更加智能化、開放化的方向發(fā)展。本文以麥克納姆輪式全向移動(dòng)機(jī)器人為研究對(duì)象，開發(fā)基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和CANopen協(xié)議的分布式控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)展性。論文的主要工作和成果如下:
　　1.針對(duì)該型全向移動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人，以ARM處理器STM32F103為核

2、心設(shè)計(jì)專用主控單元，集成遙控控制、平臺(tái)升降、障礙物檢測(cè)、電量監(jiān)測(cè)等功能;在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上改進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，并基于CAN總線構(gòu)建分布式控制體系。
　　2.移植CANopen協(xié)議，圍繞網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文、服務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)象、過程數(shù)據(jù)對(duì)象、特殊功能對(duì)象進(jìn)行通訊機(jī)制分析和程序?qū)崿F(xiàn);結(jié)合控制系統(tǒng)功能要求，設(shè)計(jì)對(duì)象字典，建立完善的主從節(jié)點(diǎn)通訊協(xié)議;在主控單元、驅(qū)動(dòng)單元硬件平臺(tái)上分別進(jìn)行主、從節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的初始化、狀態(tài)切換、SDO配置、PDO傳輸及

3、NMT管理等功能，實(shí)現(xiàn)完整的CANopen應(yīng)用層協(xié)議。
　　3.移植RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，嵌入CANopen內(nèi)核功能，基于模塊化的思想，將復(fù)雜的功能封裝成各個(gè)任務(wù)，利用操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度和管理功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　4.在上述研究基礎(chǔ)上，搭建通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證系統(tǒng)性能，使用CAN分析儀監(jiān)測(cè)和分析CANopen節(jié)點(diǎn)通信過程及報(bào)文內(nèi)容，并在機(jī)器人上搭載本套控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)物測(cè)試。試驗(yàn)表明，主從節(jié)點(diǎn)間通信收發(fā)正常，主節(jié)點(diǎn)管理能力