基于嵌入式系統(tǒng)的裝配機械手模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計研究.pdf

1、為提高裝配機械手的適用性,以模塊化裝配機械手機械本體為研究背景,進行模塊化控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究。在分析裝配機械手的相關(guān)參數(shù)和運動情況的基礎(chǔ)上,根據(jù)減少機械手轉(zhuǎn)動慣量的原則得出裝配機械手逆運動學(xué)模型并計算相關(guān)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。在此基礎(chǔ)上,對模塊化裝配機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計方法進行探討,從適應(yīng)中小企業(yè)推廣和經(jīng)濟性角度考慮選擇了基于嵌入式的控制方法和以C8051F020單片機為核心的嵌入式系統(tǒng),并探討了基于C8051F020單片機實現(xiàn)模塊化軟硬件系統(tǒng)控

2、制的可行性及路徑。
　　 根據(jù)機械手功能特征劃分模塊,進行了模塊總體構(gòu)架設(shè)計。詳細介紹了控制系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計和軟件模塊設(shè)計方法與具體實施內(nèi)容。系統(tǒng)的硬件組成總體上包括基本功能模塊,預(yù)留功能模塊和輔助功能模塊。主要包括JTAG接口模塊,步進電機驅(qū)動模塊,電源電路,串口電路等模塊,從而實現(xiàn)裝配機械手的基本功能,并預(yù)留若干輸入輸出端子口實現(xiàn)預(yù)留功能。在軟件設(shè)計方面以適應(yīng)軟件模塊化的角度出發(fā),采用C51語言開發(fā)設(shè)計,使用迪文公司的觸摸

3、屏作為控制系統(tǒng)信息交互的平臺,界面可自行設(shè)計易擴展,以此作為軟硬件整合交互,人機交互的重要平臺。軟件模塊化編程設(shè)計主要包括主程序模塊,單片機與觸摸屏的通信程序模塊以及各個功能的程序模塊。而功能模塊的增減、調(diào)用基本上都是通過觸摸屏界面設(shè)計來完成的。命令按鈕采用事件觸發(fā)機制調(diào)用程序從而大大提高系統(tǒng)的可擴展性和模塊性。具體設(shè)計出各個功能模塊,完成了以C8051F020單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)軟件模塊的設(shè)計和硬件實物的制作。對硬軟件整體聯(lián)機

4、調(diào)試,控制系統(tǒng)達到了控制功能要求。
　　 為擴展模塊化系統(tǒng)設(shè)計研究,提高硬件設(shè)計靈活性,適應(yīng)控制系統(tǒng)較高的模塊化要求,在理論上探討了基于FPGA軟核MicroBlaze和其它IP核的控制系統(tǒng)設(shè)計方法。利用FPGA的軟核MicroBlaze的特性,使用Xilinx ISE軟件構(gòu)造各IP核,利用IP核可自定義,獨立性強的特點,將相關(guān)口核從控制系統(tǒng)中添加或刪除,從而增減機械手的功能,提高控制系統(tǒng)的開放性。使用FPGA軟核的自身特性為模