1、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)一直是機(jī)器人學(xué)術(shù)及工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中越來越廣泛的應(yīng)用,作為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)重要的功能部件之一和工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心,運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)向前發(fā)展。本課題來源于哈工大機(jī)器人研究所海爾-哈工大實(shí)驗(yàn)室工業(yè)機(jī)器人控制器研發(fā)項(xiàng)目,旨在設(shè)計(jì)一款面向通用型四軸工業(yè)機(jī)器人,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),低成本的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器。
　　本文主要介紹了該四軸工業(yè)機(jī)器人嵌入式運(yùn)

2、動(dòng)控制器的研究與實(shí)現(xiàn)。
　　首先,介紹了嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器基于“ARM9主處理器+多 FPGA協(xié)處理器”硬件架構(gòu)的特點(diǎn),并圍繞核心處理器,針對(duì)松下 A4數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)器,設(shè)計(jì)了各個(gè)電路模塊。這些電路模塊分別實(shí)現(xiàn)四路位置脈沖信號(hào)輸出、四路增量式正交編碼器信號(hào)輸入、四路模擬電壓信號(hào)輸出及開關(guān)量信號(hào)輸入輸出。在電路設(shè)計(jì)中,采用光耦隔離、單端-差分信號(hào)轉(zhuǎn)化及繼電器電路,避免運(yùn)動(dòng)控制器受到來自驅(qū)動(dòng)器的干擾。
　　其次,介紹了嵌入式運(yùn)

3、動(dòng)控制器分布式程序架構(gòu),即在ARM9中完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)和運(yùn)動(dòng)學(xué)逆運(yùn)算,在 FPGA中實(shí)現(xiàn)底層關(guān)節(jié)電機(jī)閉環(huán)控制。本課題進(jìn)行了基于FPGA的Verilog HDL程序設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了FPGA與ARM9的SPI總線通信接口、FPGA與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的接口、FPGA與驅(qū)動(dòng)器位置脈沖信號(hào)和編碼器信號(hào)的接口及開關(guān)量信號(hào)接口。并采用并行設(shè)計(jì)的方法,在FPGA中用Verilog HDL語言實(shí)現(xiàn)電機(jī)閉環(huán)控制位置環(huán) PID控制算法。通過在 FPGA中用硬件

4、描述語言實(shí)現(xiàn)電機(jī)閉環(huán)控制,可實(shí)現(xiàn)多軸并行控制及更高的可靠性。
　　最后,介紹了運(yùn)動(dòng)控制器電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)。電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)主要得出驅(qū)動(dòng)器位置控制模式及速度控制模式下,運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)電機(jī)進(jìn)行位置閉環(huán)控制的精度。通過位置脈沖輸出及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模擬電壓輸出兩個(gè)單元實(shí)驗(yàn)分別評(píng)估了運(yùn)動(dòng)控制器位置脈沖輸出精度以及模擬電壓輸出精度。在兩個(gè)單元實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器及運(yùn)動(dòng)控制器的控制參數(shù)進(jìn)行整定后,分別進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)器在上述兩種控制模式下的電機(jī)控制實(shí)驗(yàn),得