基于ARM的嵌入式系統(tǒng)在機器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
本軟件中傳感器數(shù)據(jù)的讀取、校驗、提取、處理均按照NMEA0183標準進行,便于系統(tǒng)升級。
系統(tǒng)可定制主要是考慮到針對不同機器人其上層軟件不盡相同。
4 實驗研究
應(yīng)用于7自由度串聯(lián)機器人
為了驗證該機器人控制系統(tǒng)的性能,設(shè)計了場景試驗:7自由度串聯(lián)機器人首先抓取第一工件放在加工臺上;把其它兩個工件依次前移;最后把加工完的工件放在最后的位置上,整個過程如圖6~圖9所示。
機器人完成這個任務(wù)所要經(jīng)過的過程:①機器人抓取第一個工件,并把它放在加工臺上,如圖2~圖3所示;②機器人把第2個工件移到第一個位置,準備進行加工,如圖4~圖5所示;③把第三個工件移到第二個位置上,圖6~圖7所示;④機器人抓取加工好的工件,并把它放在第三個位置上,如圖8~圖9所示。
這樣一個循環(huán)周期便完成了一個工件的加工,可使后面的工件依次得到加工。
在該控制系統(tǒng)內(nèi),上位機(S3C2410)首次算好1000個點,通過RS485總線傳送給每個下位機控制器并把這些點存于下位機FLASH中。每個下位機運行各自的點,每當運行的點數(shù)超過500時,便向上位機要500個數(shù)據(jù)。這樣節(jié)省了上下位機交互的時間,改善了串聯(lián)機器人的同步性,提高了跟蹤精度。另外,由于ARM9的存在,不需要計算機的控制。上述7自由度串聯(lián)機器人的每個動作都是“自主”完成的,即沒有計算機的控制。
通過實驗證明,該控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好,實時性,可以在惡劣的環(huán)境下工作,通用性較強。
5結(jié)論
本文中設(shè)計的嵌入式機器人控制系統(tǒng)在七自由度串聯(lián)機器人上的應(yīng)用取得了一定成效,實時性、可靠性、通用性均有良好的表現(xiàn),其體積小、功耗低,實際情況比較令人滿意;此控制系統(tǒng)在上位機(ARM)中寫控制算法,通過總線方式對下位機(DSP)進行控制,而不需要計算機的控制,可獨立自主的判斷如何動作。目前,該嵌入式控制系統(tǒng)的性能上還存在著諸多不足,主要表現(xiàn)在控制器中的控制算法的設(shè)計和功能的完善上,這也是今后努力的方向。
本文的創(chuàng)新點是機器人的自主性質(zhì),即機器人有自己的“判斷能力”,不須計算機控制。
參考文獻
[1]Richard M.Murray, Li Zexiang, S.Shanker Sastry. A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation[M]. America: CRC Press, 1994.
[2]Weihai Chen, Guilin Yang, Edwin Hui Leong Ho. Interactive-Motion Control of Modular Reconfigurable Manipulators[J]. Proceedings of the 2003 IEEE/RSJIntl. Conference on Intelligent Robots and SystemsLas Vegas, Nevada . October 2003.
[3]L. Romdhance. Design and analysis of a hybrid serial parallel manipulator[J]. Mechanism and Machine Theory.1999,34:1037-1055.
[4]Karim Yaghmour. Building Embedded Linux Systems[M]. America: O'Reilly, 2004.
[5] Michael Barr. Programming Embedded Systems in C and C++[M].America: O'Reilly, 2001.
[6]John Catsoulis. Designing Embedded Hardware[M]. America: O'Reilly,2001.
[7]嚴麗平,曾輝,宋凱.嵌入式智能家庭網(wǎng)關(guān)的研究與設(shè)計[J]. 微計算機信息. 2005,2: 14~16.
[8] 孫天澤,袁文菊,張海峰. 嵌入式設(shè)計及LINUX驅(qū)動開發(fā)指南——基于ARM 9處理器[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.
[9] 陳渝,李明,楊曄. 源碼開放的嵌入式系統(tǒng)軟件分析與實踐——基于SKYEYE和ARM開發(fā)平臺[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.
[10] 周立功.ARM微控制器基礎(chǔ)與實踐[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.
[11] 李駒光,聶雪媛,江澤明.ARM應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)詳解.[M]北京:清華大學(xué)出版社,2003.
[12] 劉和平,王維俊,江渝.TMS320LF240xDSPC語言開發(fā)應(yīng)用[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2003.
[13] 王松,李新軍,梁建宏.微小型機器人嵌入式自駕儀設(shè)計[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報.2005,31(7):775-779.
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