基于DSP的控制驅(qū)動一體化二自由度云臺的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人視覺伺服控制是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個重要方向，云臺是實現(xiàn)機(jī)器人視覺伺服控制的主要載體。傳統(tǒng)云臺主要應(yīng)用于大型場所的安防監(jiān)控，具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)速范圍小等特點，而真正適用于小型移動機(jī)器人視覺伺服控制的云臺不多見。國外機(jī)器人云臺又因成本較高，目前尚未在國內(nèi)大量使用。因此，研制體積小、結(jié)構(gòu)簡單、定位準(zhǔn)確、價格低廉的機(jī)器人云臺具有重要的意義和應(yīng)用價值。本文重點分析和研究了一種基于DSP的控制驅(qū)動一體化二自由度云臺。主要工作如下：

2、 根據(jù)二自由度云臺的功能要求，確定了云臺設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo)；通過分析比較，確定了二自由度云臺的結(jié)構(gòu)形式，提出了采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動、齒輪傳動、增量式光電編碼器和基于DSP的控制驅(qū)動一體化總體實現(xiàn)方案。 采用D-H法對二自由度云臺進(jìn)行了正運動學(xué)位置分析，采用幾何法進(jìn)行了逆運動學(xué)求解，采用蒙特卡洛方法對云臺工作空間進(jìn)行了分析，并對桿長參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，重點研究了基于多項式插補算法的云臺關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃和基于圓弧插補算

3、法的云臺直角坐標(biāo)空間軌跡規(guī)劃，實驗結(jié)果表明，關(guān)節(jié)空間三次多項式插補算法計算量小、控制策略簡單，更適合于二自由度云臺運動軌跡規(guī)劃。 分析和研究了基于差動齒輪系傳動的二自由度云臺結(jié)構(gòu)布局和基于簡單齒輪傳動的混合交叉結(jié)構(gòu)布局，設(shè)計了二自由度云臺的水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)，給出了設(shè)計圖紙，完成了樣機(jī)制作。 研制了基于DSP的控制驅(qū)動一體化二自由度云臺控制系統(tǒng)。主要硬件包括驅(qū)動電路、電源、接口電路、傳感器檢測電路以及通信電路等部分。