基于嵌入式系統(tǒng)的裝配機械手模塊化控制系統(tǒng)設計研究.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)的設計與研究。在分析裝配機械手的相關參數(shù)和運動情況的基礎上,根據減少機械手轉動慣量的原則得出裝配機械手逆運動學模型并計算相關關節(jié)轉角。在此基礎上,對模塊化裝配機械手的控制系統(tǒng)設計方法進行探討,從適應中小企業(yè)推廣和經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。
　　 根據機械手功能特征劃分模塊,進行了模塊總體構架設計。詳細介紹了控制系統(tǒng)的硬件模塊設計和軟件模塊設計方法與具體實施內容。系統(tǒng)的硬件組成總體上包括基本功能模塊,預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,并預留若干輸入輸出端子口實現(xiàn)預留功能。在軟件設計方面以適應軟件模塊化的角度出發(fā),采用C51語言開發(fā)設計,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、調用基本上都是通過觸摸屏界面設計來完成的。命令按鈕采用事件觸發(fā)機制調用程序從而大大提高系統(tǒng)的可擴展性和模塊性。具體設計出各個功能模塊,完成了以C8051F020單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)相關軟件模塊的設計和硬件實物的制作。對硬軟件整體聯(lián)機

4、調試,控制系統(tǒng)達到了控制功能要求。
　　 為擴展模塊化系統(tǒng)設計研究,提高硬件設計靈活性,適應控制系統(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)設計方法。利用FPGA的軟核MicroBlaze的特性,使用Xilinx ISE軟件構造各IP核,利用IP核可自定義,獨立性強的特點,將相關口核從控制系統(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