嵌入式快速手臂控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、仿人機(jī)器人是研究人類(lèi)智能的高級(jí)平臺(tái)，它是綜合機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多種學(xué)科的復(fù)雜智能機(jī)械，目前已成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問(wèn)題之一。
　　本文結(jié)合國(guó)家863計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“仿人機(jī)器人高性能單元與系統(tǒng)”中快速手臂課題，研制了基于PCI-DSP/FPGA-FPGAs的新型硬件結(jié)構(gòu)的快速手臂。該硬件結(jié)構(gòu)將基于FPGA的關(guān)節(jié)控制器集成在每個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有的底層操作，包括傳感器采集、數(shù)據(jù)融合和電機(jī)矢量控

2、制；將基于PCI總線(xiàn)的DSP/FPGA控制板作為上層控制器，實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等計(jì)算，其中的FPGA主要實(shí)現(xiàn)通信接口，使DSP能更加高效的處理復(fù)雜算法；本文采用了基于多點(diǎn)低壓差分(M-LVDS)的高速串行總線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)上下層通信周期為200us的高速通信。為了提高手臂的快速響應(yīng)能力和防抖動(dòng)能力，研究PMSM電機(jī)的方波驅(qū)動(dòng)和SVPWM驅(qū)動(dòng)方式的差別。采用D-H參數(shù)法對(duì)六自由度手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)建模仿真并驗(yàn)證其正確性進(jìn)而應(yīng)用在快速手臂控制系統(tǒng)