針對(duì)主從式機(jī)器人系統(tǒng)的多軸運(yùn)動(dòng)控制器的研究.pdf

1、多軸運(yùn)動(dòng)控制器是復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件。在由嵌入式技術(shù)構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)控制器通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(USB2.0，RS232等)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控和狀態(tài)設(shè)置。另一方面，運(yùn)動(dòng)控制器與執(zhí)行部件之間的電氣接口保證了系統(tǒng)控制信息到執(zhí)行部件的傳遞。本文在國(guó)家863計(jì)劃資助課題“腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)”的研究背景下，系統(tǒng)的開發(fā)了較為通用的多軸運(yùn)動(dòng)控制器。對(duì)于該自主研發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制器，針對(duì)其硬件、軟件架構(gòu)，主要完成了如下內(nèi)容：<

2、br>　　 ⑴分析了通用型運(yùn)動(dòng)控制器的功能需求，在此基礎(chǔ)上，把握了微電子信息技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在近幾年的發(fā)展趨勢(shì)，采用了DSP+FPGA的架構(gòu)設(shè)計(jì)了多軸運(yùn)動(dòng)控制器，并在控制器集成了通訊端口、模型計(jì)算、電機(jī)閉環(huán)控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口連接等必需的運(yùn)動(dòng)控制模塊。
　　 ⑵設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵍丝?。在分析了軟件?shí)現(xiàn)通訊任務(wù)的缺點(diǎn)后，采用Verilog-HDL語言設(shè)計(jì)了通訊端口的時(shí)序硬件電路模塊，在FPGA中完成了控制器通訊任務(wù)

3、，提高了總線利用效率并減輕了DSP的程序負(fù)擔(dān)。
　　 ⑶研究了運(yùn)動(dòng)控制器與直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)接口。設(shè)計(jì)了模擬、數(shù)字信號(hào)接口電路，其中模擬接口電路完成了模擬電壓的放大、調(diào)整和濾波，數(shù)字信號(hào)接口電路可以完成輸入信號(hào)的整形、隔離、緩沖，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)器接口的電平匹配和安全保護(hù)。
　　 ⑷完成了多軸運(yùn)動(dòng)控制器在“腹腔微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)”中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。首先提出串行驅(qū)動(dòng)接口的方案，解決了控制器與驅(qū)動(dòng)器接線復(fù)雜的問題；其次，以