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基于CANopen的工业机器人控制系统设计_薛正卿

基于CANopen的工业机器人控制系统设计_薛正卿
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收稿日期:2010-10 作者简介:薛正卿(1986—),男,在读硕士研究生,主要从事机器人控制研究。

基于C A N o p e n 的工业机器人控制系统设计

薛正卿,王 坚,郭崇滨,赵 阳(东华大学,上海201600)

摘要:针对工业机器人的结构和控制性能的要求,文章设计并实现了基于C A N o p e n 协议的机器人控制系统。首先介绍了控制器局域网络(C A N )的高层协议C A N o p e n ,以P C C (P r o g r a m m a b l e C o m p u t e r C o n t r o l l e r )作为控制系统的核心,用C A N o p e n 来实现P C C 和伺服驱动器之间的通信;文章着重介绍了C A N o p e n 的通信方式、控制系统的整体结构以及软件系统的设计实现。在实践应用中,该技术具有广阔的推广应用前景。

关键词:C A N o p e n ;工业机器人;控制系统;可编程计算机控制器

中图分类号:T P 242 文献标识码:A 文章编号:1006-2394(2011)01-0047-02

T h e C o n t r o l S y s t e m D e s i g n o f I n d u s t r i a l R o b o t s B a s e d o nC A N o p e n

X U EZ h e n g -q i n g ,W A N GJ i a n ,G U OC h o n g -b i n ,Z H A OY a n g

(D o n g h u a U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 201600,C h i n a )

A b s t r a c t :A i m e d a t i n d u s t r i a l r o b o t s t r u c t u r e a n d r e q u i r e m e n t s f o r c o n t r o l p e r f o r m a n c e ,t h e r o b o t c o n t r o l s y s t e mi s d e s i g n e d b a s e d o n C A N o p e n .I n t h i s s y s t e m ,P C C (P r o g r a m m a b l e C o m p u t e r C o n t r o l l e r )i s t a k e n a s t h e c o r e o f t h e c o n -t r o l s y s t e m ,t h r o u g h w h i c h t h e c o m m u n i c a t i o n i s r e a l i z e d b e t w e e n P C Ca n d s e r v o d r i v e r s .I nt h i s p a p e r ,i t e m p h a s i z e s

o n t h e c o m m u n i c a t i o n m o d e o f C A N o p e n ,t h e w h o l e s t r u c t u r e o f t h e c o n t r o l s y s t e ma n d r e a l i z a t i o no f t h e s o f t w a r e s y s -t e m .I t i l l u s t r a t e s a g o o d p r o s p e c t o f a p p l i c a t i o n a n d e x t e n s i o n .

K e y w o r d s :C A N o p e n ;i n d u s t r i a l r o b o t ;c o n t r o l s y s t e m ;P C C

0 引言

工业机器人是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它可在空间抓放搬运物体等,动作灵活多样,广泛应用在工业生产和其他领域。机械手系统通常分为机构本体和控制系统两大部分,控制系统的作用是根据用户的指令对机构本体进行操作和控制,完

成作业的各种动作。控制系统性能在很大程度上决定了机器人的性能。一个良好的控制系统包括灵活方便的操作方式、多种形式的运动控制方式和安全可靠性。我国的机器人专家根据应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

本文中所说的3自由度(3-D O F )工业机器人由三台交流伺服电机驱动控制它的三个关节,其中伺服电机M 1控制机械臂的升降,伺服电机M 2控制机械臂的旋转,伺服电机M 3控制抓手的旋转。1 C A N o p e n

C A N o p e n 是一种架构在控制局域网络(C o n t r o l

A r e a N e t w o r k ,C A N )上的高层通信协定,包括通信子协定及设备子协定在嵌入式系统中使用,也是工业控

制常用到的一种现场总线。

C A N o p e n 作了O S I 模型中的网络层以上(包括网络层)的协定。C A N o p e n 标准包括寻址方案、数个小的通信子协定及由设备子协定所定义的应用层。C A N o p e n 支援网络管理、设备监控及节点间的通信,其中包括一个简易的传输层,可处理资料的分段传送及其组合。C A N o p e n 的核心概念是设备对象字典(O

D :O b j e c t D i c t i o n a r y ),在其他现场总线(P r o f i b u s ,I n t e r b u s -S )系统中也使用这种设备描述形式。1.1 C A N o p e n 通信对象

C A N o p e n 协议规定有4类通信对象,分别是:S

D O (服务数据对象)、P D O (过程数据对象)、N M T (网络管理)和特殊功能对象。1.2 C A N o p e n 通信模型

C A N o p e n 设备间的通信可分为以下三种通信模型。

(1)在m a s t e r /s l a v e 模型中,一个C A N o p e n 设备为m a s t e r ,负责传送或接收其他设备(称为s l a v e )的资

·

47·2011年第1期 仪表技术

料。N M T 协定就使用了m a s t e r /s l a v e 模型。

(2)主从(c l i e n t /s e r v e r )模型定义在S D O 协定中,S D O c l i e n t 将对象字典的索引及子索引传送给S D O s e r v e r ,因此会产生一个或数个需求资料(对象字典中,索引及子索引对应的内容)的S D O 封包。(3)生产者/消费者(p r o d u c e r /c o n s u m e r )模型用在H e a r t b e a t a n dN o d e G u a r d i n g 协定中。由一个生产者送出资料给消息者,同一个生产者的资料可能给一个以上的消息者。又可分为二种,p u s h -m o d e l :生产者会自动送出资料给消费者;p u l l -m o d e l :消费者需送出请求信息,生产者才会送出资料。2 控制系统的结构

控制系统的结构如图1所示

图1 控制系统的结构

驱动机器人关节的三台伺服电机M 1、M 2、M 3配置有增量式脉冲编码器,每台伺服驱动器控制一台伺服电机,伺服驱动器通过C A N o p e n 得到P C C 的控制指令并且输出驱动电流来控制伺服电机,P C C 通过编码器反馈信号接收卡得到电机的位置、速度等实时状态信息。移动控制面板作为人机界面显示系统的运行状态信息,并向下位机发送用户命令。控制面板和P C C 之间通过以太网实时通信。2.1 控制系统的核心单元

通过上位机M o b i l eP a n e l 用户可以执行操作指令,对参数进行设置和恢复故障等。

下位机P C C 是整个控制系统的核心单元,主要控制伺服系统,实现要求的运动、接收采集的信号、反馈运行系统的状态和执行的情况,以及故障检测、报警和处理等。本系统选用的P C C 是B &R 公司的X 20系列,型号是:C P 1485,该型号内置了64M B 的D R A M 和1

M B 的S R A M ,并且集成了2个U S B 接口、1个R S -

232接口、1个E t h e r n e t 接口和1个E t h e r n e t P o w e r l i n k

接口,同时配置了64M B 的C o m p a c t F l a s h 。2.2 伺服系统

系统的关节由交流伺服电机驱动,电机上配置有增量式脉冲编码器。脉冲编码器是一种光学式位置检测元件,编码盘直接装在电机的旋转轴上,以测出轴的旋转角度位置和速度变化,其输出信号为电脉冲,具有精度高、反应速度快、工作可靠等优点。脉冲编码器分为增量式和绝对式两种。增量式脉冲编码器有一个计数系统和一个辨向系统,旋转的码盘通过敏感元件给出一系列脉冲,在计数中对每个基数进行加或减,从而记录了旋转方向和角位移。

伺服驱动器根据安装负载要求的不同选用B &R 公司三款不同的伺服驱动器。它们的主要特性是:能耗比较低;操作简单、调试方便;具有过流、过热保护装置;示波器对驱动进行实时检测,对数据图形诊断显示,用来帮助用户实现精细调节及运动优化。2.3 通信单元

系统的通信单元分为两部分:以太网通信和C A N -o p e n 通信。

上下位机通过以太网,应用I M A (I n v e r s e M u l t i p l e -x i n g f o r A T M )技术,即A T M 反向复用技术进行通信。伺服驱动与P C C 之间通过通信模块X 20I F 1072上的C A N 接口使用C A N o p e n 通信。通信的从站波特率设为500k b i t /s ,心跳报文每1000m s 发送一次,同步信号每10m s 发送一次。C A N o p e n 通信周期设为2m s ,高于伺服驱动器内部循环时间1m s 。3 软件系统设计

软件系统在B &R 公司的A u t o m a t i o nS t u d i o 软件中进行设计并且编制控制程序,主要分为两部分:M o -b i l e P a n e l 软件和P C C 软件。控制程序用A N S I C 语言编写,采用结构化的设计方法进行编写程序,自上而下逐步的细化并分解步骤,根据控制的要求设置模块的优先级,保证“分时多任务”的优越性。

控制系统的控制流程如图2所示。

图2 控制流程图

系统的控制过程为:用户通过M o b i l e P a n e l 输入控制命令,M o b i l e P a n e l 把这些命令处理后发送到下位

(下转第56页)

图2(c ) 裂纹故障振动信号P WD

分布

图2(d ) 裂纹故障振动信号带通滤波后P WD 分布

3 总结

W V D 分布是描述非平稳振动信号的有效工具,它为非稳态信号的处理提供一些其他传统时域、频域分

析方法中所缺少的信息,具有广泛的应用前景。但是它在表示多分量信号时,会出项交叉干预项,限制了其应用,因此在应用时,采取有效的办法来抑制或者削弱交叉项,除了前面提到的核函数的设计方法之外,国内外学者也研究了多种方法,主要有:预滤波法,多分量分离法等。参考文献:

[1]高锦宏,徐小力,吴国新,等.基于Wi g n e r -V i l l e 分布的烟气

轮机机械故障诊断研究[J ].机械设计与制造,2008(9):127-128.

[2]葛哲学,陈仲生.M a t l a b 时频分析技术及其应用[M].北

京:人民邮电出版社,2006.

[3]蒋平,贾民平,许飞云,等.W i g n e r -V i l l e 分布在机械故障诊

断中的研究[J ].制造技术与机床,2004(7):24-28.[

4]孟庆丰,屈梁生.Wi g n e r 分布及其在机械故障诊断中的应

用[J ].信号处理,1990,6(3):155-162.

(郁菁编发)

(上接第48页)

机P C C ,P C C 接收到命令,经过处理后输出开关信号控

制机器人的运动。同时,下位机P C C 采集由传感器和伺服系统传输的实时信号和数据,经过处理后发送给上位机M o b i l e P a n e l ,M o b i l e P a n e l 在面板上显示系统运行的实时状态信息,并对运行状况进行监控。

作为控制核心的P C C 软件主要负责:

(1)系统的初始化,即P C C 的初始化和机器人关

节的复位;(2)与M o b i l e P a n e l 的通信连接;

(3)获取系统运行的实时信息并且输出控制命令。其程序流程如图3所示。

图3 程序流程图

4 结束语

本系统根据工业机器人的结构特点和性能特性,建立了基于C A N o p e n 的工业机器人控制系统。选择

了功能强大的伺服驱动器和伺服电机,增量式脉冲编码器,使机器人精确的定位。本文完整的设计出了控制系统的结构,并且实现了系统的运动控制。此系统已经成功应用于某机械厂的生产线上,运行状态良好、性能稳定、易于操作、维护方便,受到厂家的广泛好评。参考文献:

[1]丁学恭.机器人控制研究[M ].浙江:浙江大学出版社,2006.[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M ].北京:清华大学出版社,1999.[3]A l e x a n d r e D e n e v e ,S a i d M o u g h a m i r ,L i s s a nA f i l a l .C o n t r o l s y s -t e m d e s i g no f a 3-D O Fu p p e r l i m b s r e h a b i l i t a t i o nr o b o t [J ].

c o m p u t e r m e t h o

d s a n dp r o g r a m si nb i o m

e d i c i n e ,2008(89):202-214.

(丁云编发)

工业机器人机械系统设计

工业机器人机械系统设计 机器人技术是利用计算机的记忆功能、编程功能来控制操作机自动完成工业生产中某一类指定任务的高新技术,是当今各国竞相发展的高技术内容之一。它是综合了当代机构运动学与动力学、精密机械设计发展起来的产物,是典型的机电一体化产品,工业机器人由操作机和控制器两大部分组成。操作机按计算机指令运动,可实现无人操作;控制器中计算机程序可依加工对象不同而从新设计,从而满足柔性生产的需要。 机器人应用领域广泛,包括建筑、医疗、采矿、核能、农牧渔业、航空航天、水下作业、救火、环境卫生、教育、娱乐、办公、家用、军用等方面,工业机器人在国内主要应用于危险、有毒、有害的工作环境以及产品质量要求高(超洁、同一性)的重复性作业场合,如焊接、喷涂上下料、插件、防爆等。 一、工业机器人的总体设计 1.主体结构设计 工业机器人主体结构设计的主要问题是选择由连杆件和运动副组成的坐标形式。工业机器人的坐标形式主要有直角坐标式、圆柱坐标式、球面坐标式、关节坐标式等。 直角坐标式机器人主要用于生产设备的上下料,也可用于高精度的装配和检测作业。 圆柱坐标式机器人主要有三个自由度:腰转,升降,手臂伸缩。手腕常采用两个自由度,绕手臂纵向轴转动与垂直的水平轴线转动。手腕若采用三个自由度,机器人总自由度达到六个。 球面坐标式机器人也叫极坐标式机器人,具有较大的工作范围,设计和控制系统比较复杂。 关节坐标式主体结构的三个自由度腰转关节、肩关节、肘关节全部是转动关节,手腕的三个自由度上的转动关节(俯仰、偏转和翻转)用来最后确定末端操

Cobra Series 桌面机器人 Reach:600mm/800mm Payload:5.5kg Repeatability:0.02mm Weight:34/35kg Desingn Life: 60 Million Cycles SmartModules 框架机器人 Mas Stroke:2000mm Min Stroke:130mm Number of Axis: 1 to 3 Max Payload:60kg Max speed:1200mm/sec Repeatability:0.01mm Design Life:5000km Cartesian Robots Size:600*450mm Payload:5.5kg Accuracy:0.025mm Weight:54kg Design Life:5000km 直角坐标机器人工作台: 2.传动方式 传动方式选择是指选择驱动源及传动装置与关节部件的连接形式和驱动形式,主要包括: 直接连接传动。驱动源或带有机械传动装置直接与关节相连。 远距离连接传动。驱动源通过远距离机械传动后与关节相连。 间接驱动。驱动源经一个速比远大于1的机械装置与关节相连。 直接传动。驱动源不经过中间环节或经过一个速比等于1的机械传动这样的 中间环节与关节相连。 3.模块化结构设计 模块化机器人是有一些标准化、系列化的模块件通过具有特殊功能的结合部用积木拼接的方式组成一个工业机器人系统。模块化设计是指基本模块设计和结合部设计。 模块化工业机器人主要的特点是:经济性、灵活性 4.材料的选择 与一般机械设备相比,机器人结构的动力特性是十分重要的,这是材料选择的出发点。材料选择的基本要求是:强度高、弹性模量大、重量轻、阻尼大、材料价格低。 5.平衡系统设计 工业机器人是一个多刚体耦合系统,系统的平衡性是极其重要的,在工业中采用平衡系统的理由是:安全、借助平衡系统能降低因机器人结构变化而导致重力引起关节驱动力矩变化的峰值、借助平衡系统能降低因机器人运动而导致惯性

工业机器人设计(大四机器人课设作业)(DOC)

“工业机器人”设计大作业 作品题目:货物装卸机器人 专业:机械设计制造及其自动化 姓名:班级:学号: 姓名:班级:学号: 姓名:班级:学号: 指导教师:陈明

1 前言 货物装卸作业是指用一种设备握持工件,是指从一个加工位置移到另一个加工位置。货物装卸机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件货物装卸工作,大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的货物装卸机器人愈10 万台,被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛货物装卸、集装箱等的自动货物装卸。部分发达国家已制定出人工货物装卸的最大限度,超过限度的必须由货物装卸机器人来完成。装卸货物装卸是物流的功能要素之一,在物流系统中发生的频率很高 2 设计方案论证 本课题通过对货物装卸机器人工作对象及工作场所的分析研究,深入了解其工作是 如何进行,各部分零部件应该如何运行以及如何紧密配合,先确定其总体结构再对主要 零部件进行设计计算确定其尺寸大小以及确定电机型号。 2.1 基本思想 (1)设计要考虑要求和工作环境的限制。 (2)考虑到货物装卸货物时所需要精确度不是很高,为了简化结构,境地成本,采用 角铁焊接结构。 (3)为了满足设计要求,须设计三个独立的电机驱动系统,各部分之间通过计算 机控制、协调工作。 (4)本次设计只是该题目的机械部分,而对应控制部件的考虑较少。 3 仓库货物装卸机器人的设计计算 3.1 货物装载伸缩装置的设计 3.1.1 确定传动方案 我们所学的传动方式有以下几种:带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和钢 丝绳传动等,一般地说,啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动;蜗轮传动工作的发热 情况较为严重,因而传动的功率不宜过大;摩擦轮传动由于必须有足够的压紧力,故而 在传递同一圆周力时,其压轴力比齿轮传动的大几倍,因而不宜用于大功率传动。带传

基于云的机器人问答系统设计与实现

第五届“挑战杯,中国联通 安徽省大学生课外学术科技作品竞赛 研究报告 基于云的机器人问答系统设计与实现 薛建 2013年4月 目录 一、序言^ 1 1. 1研究背景^ 1 1.1.1人机交互技术^ 1 1.1.2自然语言识别技术^ 2 1.2国内外研究现状分析^ 3 二、系统设计^ 4 2^

1设计思路^ 4 2’ 1. 1机器人隱0 ^ 5 2‘ 1. 2讯飞语音云^ 5 2.1.3百度问答服务云 ^ 6 2.2详细设计^ 7 2.2^ 1机器人隱0模块^ 7 2.2.2讯飞语音云模 块^ 9 2.2.3百度问答服务云模块^ 10 三、系统性能分析^ 12 四、应用前景与展望未来^ 13 五、参考文献^ 14

一、序言 随着机器人技术和人工智能研究的发展,越来越多的智能机器人进入到人们的日常生活当中,但是目前人与机器人之间的交互仍然主要是通过按钮、开关等命令方式,这种交互方式显得很生硬,不够人性化。为了使得人与机器人的交互方式更加方便、自然、和谐,基于自然语义识别的人机交互系统的研究显得十分重要,这也是近年来人机交互技术的研究重点。基于云计算的机器人问答系统使用了讯飞语音云和百度知道问答服务云,实现了用户向机器人提出问题,机器人经过短暂“思考”回答出相应的答案并且在说话的同时做出相应行为的功能,该系统实现了一定程度的自然语义的识别,提供了一种更加人性化的人机交互方式。 基于云的机器人问答系统运用当前主流的云技术,将机器人技术、语音识别技术和网络查询技术结合在一起,建立一套机器人问答服务系统,提供了一种更加人性化的基于自然语言的人机交互方式。云技术的使用,提高了语音识别的效率和问题答案的准确率,为系统的可行性提供了保证。 1.1研究背景 1.1.1人机交互技术 人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备,以有效的方式实现人与计算机对话、交换信息的技术。人们可以借助键盘、鼠标、操作杆、位置跟踪器、数据手套等设备,用手、脚、声音、姿态和身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息;计算机通过打印机,绘图仪、头盔式显示器、音频等输出设备或显示设备给人提供信息。 目前,人机交互技术正处于多通道、多媒体的智能人机交互阶段,已经取得了不少研究成果,不少产品已经问世。侧重多媒体技术的有:触摸式显示屏实现的“桌面”计算机,能够随意折叠的柔性显示屏制造的电子书,从电影院搬进客厅指日可待的30显示器,使用红绿蓝光激光二极管的视网膜成像显示器;侧重多通道技术的有:“汉王笔”手写汉字识别系统,结合在微软的了处16〖?0操作系统中数字墨水技术,广泛应用于0打1。60?的中文版等办公、应用软件中的181八匕^0106 连续中文语音识别系统,输入设备为摄像机、图像采集卡的手势识别技术,以1?只0肥手机为代表的可支持更复杂的姿势识别的多触点式触摸屏技术,以及1?只0肥中基于传感器的捕捉用户意图的隐式输入技术。 人机交互技术领域热点技术的应用潜力已经开始展现,比如智能手机配备的地理空间跟踪技术,应用于可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏等的动作识别技术,应用于虚拟现实、遥控机器人及远程医疗等的触觉交互技术,应用于呼叫路由、家庭自动化及语音拨号等场合的语音识别技术,对于有语言障碍的人士的无声语音识别,应用于广告、网站、产品目录、杂志效用测试的眼动跟踪技术,针对有语言和行动障

工业机器人控制系统组成及典型结构

工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: 1、记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机:控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的 CPU 以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口:记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 10 、通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信,数据传输速率高达 10Mbit/s ,可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP 通信协议,通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。

工业机器人课程设计说明书

工业机器人课程设计基于Matlab的工业机器人运动学和雅克比运动分析 班级: 学号 姓名:

目录 摘要 ..................................................................................................................................................... - 2 - PUMA560机器人简介 ...................................................................................................................... - 3 - 一、PUMA560机器人的正解 .......................................................................................................... - 4 - 1.1、确定D-H 坐标系 .................................................................................................................... - 4 - 1.2、确定各连杆D-H 参数和关节变量 ........................................................................................ - 4 - 1.3、求出两杆间的位姿矩阵 ......................................................................................................... - 4 - 1.4、求末杆的位姿矩阵 ................................................................................................................. - 5 - 1.5、M A TLAB 编程求解 .................................................................................................................. - 6 - 1.6、验证 ......................................................................................................................................... - 6 - 二、PUMA560机器人的逆解 .......................................................................................................... - 7 - 2.1、求1θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.2、求3θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.3、求2θ ........................................................................................................................................ - 8 - 2.4、求4θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.5、求5θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.6、求 6 θ ...................................................................................................................................... - 10 - 2.7、解的多重性 ........................................................................................................................... - 10 - 2.8、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 10 - 2.9、对于机器人解的分析 ........................................................................................................... - 10 - 三、机器人的雅克比矩阵 ............................................................................................................... - 11 - 3.1、定义 ....................................................................................................................................... - 11 - 3.2、雅可比矩阵的求法 ............................................................................................................... - 11 - 3.3、微分变换法求机器人的雅可比矩阵 ................................................................................... - 12 - 3.4、矢量积法求机器人的雅克比矩阵 ....................................................................................... - 13 - 3.5、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 14 - 附录 ................................................................................................................................................... - 15 - 1、M ATLAB 程序 ........................................................................................................................... - 15 - 2、三维图 ...................................................................................................................................... - 24 -

一种智能机器人系统设计和实现.

一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人,它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实,这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外,它还有效应器,作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉,或称自整步电动机,它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人,以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果,控制论主张这样的事实:生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的,机器人是一种系统的功能描述,这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到,现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展,但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛,彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业:手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构,以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制,这种控制不仅要包括有位置控制,而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键,也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程,而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构,使前轮能够在一定范围内调节其高度,主要功能是在机器人前部遇障碍时,前向连杆机构随车轮上抬,而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地,以减小震动,提高整机平稳性。在主体的左右两侧,分别配置了平行四边形侧向被动适应机构,该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接,是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点,实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度,可使左右两侧车轮充分与地面接触,使机器人的6个轮子受力尽量均匀,加强机器人对不同路面的适应能力,更加平稳地越过障碍,并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用,同时,整个机器人

喷漆机器人控制系统方案设计

喷涂机器人控制系统初步方案 一、控制系统组成框图 本控制系统采用了以PC104为核心,以步进电机驱动网为低层控制通道的开放式控制器。下图是整个控制系统的组成框图。

二、PC104模块选型 采用PC104是因为它有如下特点:结构小巧紧凑, 仅96 mm ×90 mm面积内集成了PC 机所有功能;采用自栈接的母线结构,级联牢固,易于扩充;整机功耗低;兼容性好,可以借鉴PC机成熟技术;外设丰富,应用简单。 本控制系统PC104模块选用研华PCM-3343F。其组成如下:核心模块DM&P V ortex86DX 的高性能低功耗CPU 模块,CPU 速度1.0 GHz,带有浮点运算单元,在板集成了256MB DDR2 SDRAM(最大可支持512MB)、显示控制器(支持LCD显示,最高分辨率为1024×768),以太网控制器等。带有PA TA硬盘接口1个,PC104扩展插槽1个,KB/MS插槽1个,USB2.0接口4个,16位GPIO口,RS-232接口3个,RS-232/422/485接口1个。 选择该嵌入式主板时,应注意: 1)购买时,要求将系统内存升级到512MB; 2)购买时,要求配齐以下配件: ①键盘及鼠标的接口线共2根(编号及图片如下); p/n: 1703060053p/n: 1700060202 ②VGA接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1700000898

③US B×2接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1703100260 ④RS-232×2接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1701200220 ⑤RS-422/485接口线1根(编号及图片如下);p/n: 1703040157 ⑥IDE接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1701440350 ⑦外接Li电池1个(编号及图片如下); p/n: 1750129010

工业机器人系统设计

多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————社会的迅速发展推动工业的更新升级,随着工业生产生活的发展,在厂家机械设备方面也同样需要相对应进行。工业机器人有比较强的可控能力以及生产能力,能够加快产品的更新换代。接下来由安徽泰珂森智能装备科技有限公司为您简单介绍其集成系统设计,希望能给您带来一定程度上的帮助。 控制系统是整条生产线的指挥调度中心,调度和指挥各系统单元设备完成各自的工作,需具有以下功能: ①生产线运行控制功能。主要是协调、控制、保障整条锻造生产线、可靠运行,根据工艺要求把生产线分为几个区域。采用区域启动、分区控制方式来完成对整个生产线的控制。总线通过检测各单机设备的运行状态,在某一区域或某一设备故障时,指挥其它设备动作,根

多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————据不同的状态对各单机设备发出等待、重启、权限停车等不同指令; ②现场监控功能。提供生产场景在线仿真界面,图形化实时显示在线产品所处工序、产品信息、设备状态、故障情况提示、报警信息等; ③生产管理功能。对各种生产信息进行收集、传输、统计并执行生产管理指令的人机交互系统; ④数据处理功能。监控系统具有数据采集,显示和记录功能,对于数字量,监控系统可以直接显示状态;对于模拟量既可进行趋势显示,又可进行数字显示。同时,对于重要数据可以进行数据库存储,以便对生产数据进行分析处理。 安徽泰珂森智能装备科技有限公司集机械手、工业机器人系统集

多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————成研发、制造、销售、自动化控制工程承包于一体的综合性自动化技术企业。公司在自动化领域具备充足的技术研发能力和丰富的项目经验,为各行业工厂量身订做适合、先进的自动化控制系统和解决方案。 公司在机械加工及自动上下料、自动打磨抛光,包装物流及搬运,汽车零部件加工组装,无人化工厂解决方案等众多行业中拥有成熟的应用案例。致力于以工业机器人应用为核心,为客户提供完善的自动化解决方案和交钥匙工程,同时是德国库卡、日本发那科、日本川崎、国产埃夫特机器人授权代理商与系统集成商,在机器人技术应用上有着密切的合作,为用户提供强有力的技术支撑。

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称:多功能机械手 专业:机电一体化技术 班级:机电124班 扣号: 姓名:流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分,用pc编程实现对机械手的自动控制,利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动,对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

工业机器人控制系统

更多论文请加QQ 1634189238 492186520 第一章绪论 1.1 工业机器人的发展及分类 1.1.1 工业机器人的发展 工业机器人的发展通常可规划分为三代: 第一代工业机器人:通常是指目前国际上商品化与使用化的“可编程的工业机器人”,又称“示教再现工业机器人”,即为了让工业机器人完成某项作业,首先由操作者将完成该作业所需要的各种知识(如运动轨迹、作业条件、作业顺序和作业时间等),通过直接或间接手段,对工业机器人进行“示教”,工业机器人将这些知识记忆下来后,即可根据“再现”指令,在一定精度范围内,忠实的重复再现各种被示教的动作。1962年美国万能自动化公司的第一台Unimate工业机器人在美国通用汽车公司投入使用,标志着第一代工业机器人的诞生。 第二代工业机器人:通常是指具有某种智能(如触觉、力觉、视觉等)功能的“智能机器人”。即有传感器得到触觉、力觉和视觉等信息计算机处理后,控制机器人的操作机完成相应的适当操作。1982年美国通用汽车在装配线上为工业机器人装备了视觉系统,从而宣布了新一代智能工业机器人的问世。 第三代工业机器人:即所谓的“只治式工业机器人”。它不仅具有感知功能,而且还有一定的决策及规划能力。第一代工业机器人目前仍处在实验室研究阶段。工业机器人经历了诞生---成长---成熟期后,已成为制造业中不可缺少的核心装备,世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在个条生产线上,特种机器人作为机器人家族的后起之秀,由于其用途广泛而大有后来居上之势,仿人机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途发特种机器人纷纷面世,而且正以飞快的速度向实用化迈进。 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过“七五”、“八五”科技攻关,目前已基本掌握了机器人的操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术、生产了部分机器人的关键元器件,开发出喷漆、焊弧、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台配套喷漆机器人在二十与家企业的近30条自动喷漆生产线上获得规模应用,弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。 但总的来看,我国的工业机器人技术及其工程应用水平和国外比还有一定的距离,如:可靠性低于国外产品;机器人应工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上,我国已安装的国产工业机器人约200台,约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业,当前我国的机器人生产都是应用户的要求,“一客户,一次重新设计”,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低,而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,对产品进行全面规划,搞好系列化、通用化、模化设计,积极推进产业化进程。 1.1.2 工业机器人的分类 工业机器人按不同的方法可分下述类型 工业机器人按操作机坐标形式分以下几类:(坐标形式是指操作机的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。)

机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述

一、前言 1.课题研究的意义,国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义 随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛,工业环境对其控制系统的要求也越来越高,所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。 课题以一四自由度关节型机器人研制为背景,设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构,对机器人的运动控制电路进行设计,实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。 在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下: ①以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件,避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力,并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用机械手可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机床的综合加工自动线上,目前几乎都没有机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产 随着机器人技术的发展,机器人应用领域的不断扩大,对机器人的性能提出了更高的要求,因此,如何有效地将其他领域(如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等)的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中,是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人,其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力,推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势 随着机器人控制技术的发展,针对结构封闭的机器人控制器的缺陷,开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年,日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器,如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。 由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展,开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难,但应用现有技术,如工业PC

工业机器人课程设计--多功能机械手-精品

《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称:多功能机械手 专业:机电一体化技术 班级:机电124班 2014 年10 月1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15)

一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分,用pc编程实现对机械手的自动控制,

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校 《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称:多功能机械手 专业:机电一体化技术 班级:机电124班 扣号:1534542251 姓名:流星 2014 年10 月1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15)

一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分,用pc编程实现对机械手的自动控制,

工业机器人控制系统的组成教学内容

工业机器人控制系统 的组成

工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机:控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 2、示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口:记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 10、通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 11、网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。

工业机器人控制系统分类 1、程序控制系统:给每一个自由度施加一定规律的控制作用,机器人就可实现要求的空间轨迹。 2、自适应控制系统:当外界条件变化时,为保证所要求的品质或为了随着经验的积累而自行改善控制品质,其过程是基于操作机的状态和伺服误差的观察,再调整非线性模型的参数,一直到误差消失为止。这种系统的结构和参数能随时间和条件自动改变。 3、人工智能系统:事先无法编制运动程序,而是要求在运动过程中根据所获得的周围状态信息,实时确定控制作用。 4、点位式:要求机器人准确控制末端执行器的位姿,而与路径无关。 5、轨迹式:要求机器人按示教的轨迹和速度运动。 6、控制总线:国际标准总线控制系统。采用国际标准总线作为控制系统的控制总线,如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。 7、自定义总线控制系统:由生产厂家自行定义使用的总线作为控制系统总线。 8、编程方式:物理设置编程系统。由操作者设置固定的限位开关,实现起动,停车的程序操作,只能用于简单的拾起和放置作业。

机器人分布式控制系统设计与实现

机器人分布式控制系统设计与实现 1引言 目前,机器人系统的特点是开放式机器人控制,强调结构化、模块化、 可扩展性、交互性,是对机器人设计结构单一、信息封闭、缺少交互性缺点的突破。分层分布式控制系统采用集中管理,分散控制方式,这种控制方法优点体 现在:集中监控和管理,管理和现场分离,管理更加综合化和系统化;实现分 散控制可使各功能模块的设计、装配、调试以及维护相互独立,系统控制的危 险性分散,可靠性提高,投资减小;采用网络通信技术,可根据需要增加以微 处理器为核心的功能模块,具有良好的系统开放性、扩展性和升级特性。 本论文详细介绍了一种分层分布式控制系统的设计方案,系统由上到下分 为主控中心决策层、车载PC运算层、下位机驱动子层以及位置反馈子层。主 控中心决策层是系统的主层,可以是台式机或笔记本电脑,基于VC++编译环 境设计的人机交互界面,满足友好、便于操作的要求,主控中心决策层的功能 是总体规划和分配任务,对机器人进行远程监控;车载PC运算层为一台笔记 本电脑,基于VC++编译环境设计了控制界面,通过无线网卡与主控中心决策 层进行数据传输,采用面向连接可靠的TCP传输控制协议,保证数据传输的可 靠性;下位机驱动子层和位置反馈子层是相互独立的功能模块,与车载PC运 算层之间通过串口进行通信;下位机驱动子层是一个完整的直流电 机闭环控制系统,包括CPU、控制芯片、驱动芯片以及增量式光电编码器;位置反馈子层通过CPU的I/O口和中断得到机器人车轮轴转角信息,结合机器 人机械系统的实际尺寸计算机器人中心的实际位置信息,处理好的位置信息通 过串口反馈给车载PC运算层。该控制系统应用在国家自然科学基金资助项目 和国家重点基础研究发展计划973项目的移动机器人平台上,运动控制测试结 果表明,分层分布式控制方式控制精度高,稳定性好,系统响应迅速;同时该 控制系统具有超强的计算能力和二次开发潜力,根据项目研究需要可在各个子 层进行分布式扩展,比如在下位机驱动子层和位置反馈子层的同级层中扩展传 感器功能子层,增加机器人的智能。该控制系统为项目的实验工作奠定基础。 2分层分布式控制系统设计 1. 基于VC++的主控中心决策层设计 主控中心决策层的作用是总体规划和分配任务,对机器人进行远程监控。 基于VC++编译环境,采用模块化方法对人机交互系统进行设计,分为网络数 据传输模块、运动参数输入模块、轨迹显示模块、视觉监控模块。如图

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