DSP全向移动式家用服务机器人设计+PCB电路图+源程序(3)
时间:2018-07-11 11:15 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2）MCU(微控制器) MCU，亦称为单片机，其将中央处理单元(CPU)、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)以及输入输出端口(I/O)等部件集中在一片集成电路上，实现对系统的控制[8]。常用的单片机有Intel公司的51系列、Microchip公司的PIC系列和Atmel公司的AVR系列。 利用MCU作为机器人运动控制系统的主控制器，其具有简单、灵活、廉价等优点。然而，受限于MCU的运算速度和外设模块，其难以满足运算量大的机器人实时信号处理的需求。 3）通用计算机 在通用计算机上，利用高级程序语言例如C++、java等编程的控制软件，配合驱动器控制板，便能够组成一个机器人的运动控制系统。由于现如今通用计算机的普及、强大的运算能力、方便的编程环境，其可以实现高性能、高精度的控制算法。然而，由于通用计算机体积过大，并不适合应用于灵巧的服务机器人，作为其运动控制系统的主控制器。 4）专用芯片 专用芯片，能够简化机器人运动控制系统的硬件电路，并且保持服务机器人运动控制系统的快速响应能力，例如TI公司的UCC3626，其内部集成了三角波振荡器、比较器和电流传感放大器等模块，大大简化了控制电路的硬件电路设计。然而，这些专用芯片，用户并不能对其进行编程，大大降低了系统的灵活度。 5）可编程逻辑器件 该主控制器使用硬件的方式对运动系统进行控制，减少了元件个数，缩小了系统的体积。然而尽管其能够实现各种控制算法，且其响应速度快，开发容易，但是其价格较昂贵，并不适合用于做家用服务机器人的运动控制系统。 6）DSP控制器 数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)芯片，其拥有极其优秀的信号处理能力、数字运算能力，并且又搭载了机器人运动控制系统所需要的输入输出、模数转换、外部中断、脉冲宽度调制(PWM)和各种通讯接口模块，满足了机器人所需要的各项要求。而且如TI公司提供的CCS平台和XDS仿真器系列，使得DSP芯片的编程和调试变得容易。 7）可编程逻辑控制器等专用控制器 可编程逻辑控制器(PLC)是一种工业用计算机，其通用性强、编程方便、功能完善、扩展灵活、系统结构简单、可靠性高[9]。例如西门子公司生产的S7系列为使用量较广泛的PLC，然而其价格约在3000元上下，价格仍然较昂贵。 1.2.3 运动控制系统的发展趋势 由于信息时代高新技术的发展推动了运动控制系统的快速发展，从运动控制系统的发展历程中，可以看出在未来运动控制系统的发展趋势： 1）数字化 从最开始的模拟电路硬件接线运动控制系统，到如今的以各种数字信号处理芯片为核心的运动控制系统，可以看出运动控制系统数字化是今后的必然趋势。因为由DSP控制器构成的服务机器人运动控制系统几乎能够满足大部分服务机器人控制的需求，所以其将会是服务机器人运动控制技术一个重要的发展方向[10]。 2）网络化 网络化是未来的一个重要趋势。随着将来机器人应用越来越广泛，任务的难度越来越大，将会使得单个独立的控制系统越来越少，取代它的是大规模的多机器人协调工作和机器人的远程控制。例如Google公司的无人驾驶汽车，它自动从Google数据中心获得地图信息、路况等一系列数据，然后再根据这些数据判断，进行自动驾驶。 3）智能化 随着智能控制技术的发展，智能控制系统将会进入到服务机器人运动控制系统的方方面面。时间最优脉动连续轨迹规划算法[11]、空间曲线实时轨迹算法[12]、插值轨迹算法[13]、新型PID算法[14]、神经网络控制[15]等一系列先进的控制算法，各种先进传感器和视觉识别技术[16]的应用，将使得机器人运动控制系统得到质的飞跃。电源《超能陆战队》的智能机器人“大白”也终有一天不在只是存在于科幻电影中。 (责任编辑：qin) |