| 【中文题名】 | 基于IPC＋DSP的机器人运动控制系统的设计 |
| 【英文题名】 | Robot Motion Control System Based on IPC and DSP |
| 【学科专业】 | 电力电子与电力传动 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-3-2 |
| 【中关键词】 | 机器人,运动学,WDM驱动程序,TMS320VC33,PCI9052,CPLD |
| 【英关键词】 | Robot,Kinematics,WDM Drivers,TMS320VC33,PCI9052,CPLD,DPRAM, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
随着数字信号处理技术和计算机技术的发展和广泛应用,机器人伺服控制技术取得了长足的进步。首先,本文介绍了工业机器人技术和机器人控制器技术的应用和发展,给出了本课题研究的机器人对象和参数。然后,本文探讨了机器人运动学正逆解求解方法和伺服电机控制算法,详细地讨论了其中的PID算法。通过对控制方案进行比较和对芯片进行选型,确定了基于PCI总线的IPC(工控机)+DSP两级机器人伺服控制方案。DSP运动控制卡和伺服驱动器组成了机器人下级伺服控制系统(下位机),工控机(IPC)组成了机器人上级伺服控制系统(上位机),两者之间通过高速PCI总线进行通讯。DSP运动控制卡以TI公司的浮点型信号处理器TMS320VC33作为控制核心,用CPLD设计伺服电机的码盘信号接收电路,用数模转换器DAC7725提供伺服电机的转速给定值,构成了伺服电机的位置闭环系统。上位机实现机器人参数给定、命令控制、人机接口、上层路径规划等功能。PCI总线选用PLX公司的从模式芯片PCI9052作为桥接芯片,编写了针对PCI9052的WDM驱动程序,实现了工控机和DSP运动控制卡的正常通讯。开发了工控机和DSP伺服控制卡的通讯协议,满足了两级... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-8 |
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第一章 绪论 |
8-11 |
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1.1 工业机器人技术综述 |
8 |
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1.2 机器人控制器的应用和发展 |
8-9 |
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1.3 本课题的研究对象和内容 |
9-10 |
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1.4 章节安排 |
10-11 |
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第二章 机器人控制理论基础 |
11-18 |
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2.1 机器人运动学 |
11-15 |
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2.1.1 机器人正解和求解 |
12-13 |
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2.1.2 机器人逆解和解析法求解 |
13-15 |
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2.2 伺服电机控制算法 |
15-17 |
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2.3 本章小节 |
17-18 |
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第三章 机器人运动控制系统硬件设计 |
18-42 |
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3.1 机器人运动控制系统简介 |
18-19 |
|
3.2 DSP控制模块 |
19-26 |
|
3.2.1 芯片选型 |
19-20 |
|
3.2.2 模块总体框图 |
20 |
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3.2.3 时钟基准 |
20-21 |
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3.2.4 地址译码和读写控制 |
21-23 |
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3.2.5 VC33 复位和仿真口 |
23-24 |
|
3.2.6 FLASH存储器 |
24-25 |
|
3.2.7 数模转换器DAC7725 |
25-26 |
|
3.3 CPLD计数模块 |
26-30 |
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3.3.1 EPM7128 介绍 |
26-27 |
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3.3.2 光电码盘原理 |
27-28 |
|
3.3.3 光电码盘计数器 |
28-30 |
|
3.4 PCI总线接口模块 |
30-35 |
|
3.4.1 芯片选型 |
30-31 |
|
3.4.2 PCI总线接口设计 |
31-32 |
|
3.4.3 地址空间分配 |
32-34 |
|
3.4.4 EEPROM配置和注意事项 |
34-35 |
|
3.4.5 PCI设计注意事项 |
35 |
|
3.5 双口RAM模块 |
35-37 |
|
3.6 伺服接口板 |
37-39 |
|
3.6.1 光电码盘输入接口 |
38 |
|
3.6.2 数子量输入输出 |
38-39 |
|
3.7 控制系统电源模块 |
39-41 |
|
3.8 本章小节 |
41-42 |
|
第四章 机器人运动控制系统软件设计 |
42-63 |
|
4.1 WDM驱动程序 |
42-51 |
|
4.1.1 驱动程序框架 |
42-43 |
|
4.1.2 DriverStudio驱动开发 |
43-45 |
|
4.1.3 驱动程序的安装 |
45-46 |
|
4.1.4 动态链接库（DLL） |
46-48 |
|
4.1.5 应用程序访问板卡 |
48-49 |
|
4.1.6 驱动程序的调试 |
49-50 |
|
4.1.7 驱动开发注意事项 |
50-51 |
|
4.2 VC33 程序设计 |
51-58 |
|
4.2.1 指令系统 |
51-52 |
|
4.2.2 集成开发环境CCS |
52 |
|
4.2.3 公共目标文件格式COFF |
52-54 |
|
4.2.4 VC33 程序引导方法 |
54-56 |
|
4.2.5 C语言编程和定时中断 |
56-58 |
|
4.3 通讯协议 |
58-62 |
|
4.3.1 协议的格式规范 |
58-59 |
|
4.3.2 DSP运动控制卡→工控机协议 |
59-61 |
|
4.3.3 工控机→DSP运动控制卡协议 |
61-62 |
|
4.4 本章小节 |
62-63 |
|
第五章 机器人控制系统的调试 |
63-75 |
|
5.1 机器人单关节调试 |
63-67 |
|
5.2 机器人双关节调试 |
67-73 |
|
5.3 控制系统的进一步探讨 |
73-74 |
|
5.4 本章小节 |
74-75 |
|
第六章 结论与展望 |
75-77 |
|
6.1 全文总结 |
75 |
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6.2 下一步的研究工作 |
75-77 |
|
致谢 |
77-78 |
|
参考文献 |
78-79 |
|
附录A 伺服驱动器的外部连线图 |
79-80 |
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附录B 硬件实物图 |
80-82 |
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论文发表情况 |
82 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.381971 |
