码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究控制系统的硬件组成

随着工业自动化、机器人技术及数控技术的发展，作为运动控制系统核心的运动控制器得到快速发展。目前，日趋成熟的多轴运动控制卡多以DSP为核心模块，该类运动控制卡集成高性能的伺服控制算法，能实现多轴的同步控制，提供丰富的传感器接口以满足智能控制的需要，提供灵活的编程语言以完成任务指令，为建立码垛机器人的控制系统提供了一种较为简单易行的方法。本文采用课题组自主研发的基于。SP和FPGA的四轴运动控制卡，该运动控制卡通用性强、控制精度高、抗干扰能力强，可达到四轴联动的控制效果，能够很好地满足码垛机器人控制系统的功能和精度要求，其硬件设计框图如图2.3所示。随着工业自动化、机器人技术及数控技术的发展，作为运动控制系统核心的运动控制器得到快速发展。目前，日趋成熟的多轴运动控制卡多以DSP为核心模块，该类运动控制卡集成高性能的伺服控制算法，能实现多轴的同步控制，提供丰富的传感器接口以满足智能控制的需要，提供灵活的编程语言以完成任务指令，为建立码垛机器人的控制系统提供了一种较为简单易行的方法。本文采用课题组自主研发的基于。SP和FPGA的四轴运动控制卡，该运动控制卡通用性强、控制精度高、抗干扰能力强，可达到四轴联动的控制效果，能够很好地满足码垛机器人控制系统的功能和精度要求，其硬件设计框图如图2.3所示。

码垛机器人运动控制卡中的DSP芯片选用美国德州仪器公司(TI)生产的TMS320C28335，其具有高速的数字信号处理和运算能力，可进行32位浮点的算术运算，DMA通道支持ADC模数转换模块，18路的PWM输出可用于伺服电机或步进电机的速度控制。DSP通过串口RS232与上位机进行通信，用于处理上位机的控制指令，同时实现上位机对下位机的命令调用及状态检测等功能。数模转换芯片选用德州仪器公司生产的。AC7724，其提供双缓冲区，能够同时更新4个通道的数据。数模转换模块可将12位数字信号转换成模拟信号，进而控制伺服电机的速度或扭矩。FPGA用于管理外设，将运动控制卡外设的存储器通过地址总线映射到DSP的外部存储空间，能处理零点及编码器反馈信号，能通过编码器位置检测进行速度估算。方案中伺服驱动器采用铭朗科技生产的数字式直流伺服驱动器MLDS3605D，采用RS232位置控制模式。驱动系统中的执行元件采用德国FAULHABER公司生产的空芯杯直流微电机2342S012CR，使用100:1的谐波减速箱，减速后输出转速为65RPM，连续输出扭矩为1.6N m，满足设计要求。电机编码器采用丹麦SCANCON公司生产的2RMHF1024D,采用差分输出，通过IDC连接器和扁平电缆与运动控制卡相连接。