面向空間機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的高速協(xié)處理器的研究.pdf

1、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的高速化處理是空間機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域重要的研究方向之一。對(duì)在空間執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)而言，運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算的快速、高效至關(guān)重要，這樣才能為機(jī)器人完成空間跟蹤、捕獲、維修提供有力的支持，為航天任務(wù)的實(shí)施提供保障。 本文所設(shè)計(jì)的面向空間機(jī)器人控制的高速協(xié)處理器，主要完成運(yùn)動(dòng)學(xué)正解、運(yùn)動(dòng)學(xué)反解、目標(biāo)位置及轉(zhuǎn)換矩陣求解這3類計(jì)算，以及協(xié)處理器配置和出錯(cuò)處理的工作。其中，運(yùn)動(dòng)學(xué)中的大量超越函數(shù)的計(jì)算基于CORDIC算法。對(duì)本文設(shè)定

2、的空間6自由度機(jī)械臂模型的正反解運(yùn)算提出了一套基于CORDIC流水結(jié)構(gòu)的算法，并在FPGA中實(shí)現(xiàn)。 另外，該協(xié)處理器與中央控制計(jì)算機(jī)主處理器協(xié)同工作，承擔(dān)著相當(dāng)一部份通信、存儲(chǔ)器冗余容錯(cuò)功能的邏輯實(shí)現(xiàn)。本文重點(diǎn)介紹了協(xié)處理器與主處理器協(xié)同工作方式，冷熱雙冗余CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)及存儲(chǔ)器EDAC功能的實(shí)現(xiàn)。 論文的主要工作如下： 1．詳細(xì)分析了超越函數(shù)的CORDIC實(shí)現(xiàn)算法，采用CORDIC基本算法模塊構(gòu)建機(jī)器人運(yùn)動(dòng)