移动机器人DSP运动控制系统的设计+程序

移动机器人的系统架构包括机械执行结构和电气控制系统，本文主要在已有机械机构上设计电气控制系统部分。本设计以TI 公司的一款运动控制 DSP为核心控制器，采用四轮全向底盘，重点实现以 DSP 为主机，伺服驱动器作为从机，采用CANopen通信协议或RS232通信发送控制命令给伺服驱动器驱动伺服电机运动。人机交互采用改装索尼手柄实现，使用数码管显示系统运行状态。配合以 FPGA采集处理传感器信息，并控制机器人上层机构运动，来实现完整机器人功能。本文对控制系统的子系统分类进行了描述，其中着重于伺服电机驱动系统、电压转换模块、串口扩展模块、DSP-FPGA 信息交互系统。最后，本文简要介绍系统调试过程中遇到的问题及采取的解决措施。 59531
毕业论文关键词移动机器人全向轮底盘控制系统 DSP CANopen
Title The application and design of DSP-based motion control system
Abstract Mobile robot system architecture generally are composed of mechanical implementation of structural and electrical control system. The main work of this paper is to design an electrical control system On the existing mechanical mechanism. The design uses TI's DSP as the core controller, with omnidirectional wheel chassis, focusing on the realization of DSP as the master, the servo drive device as a slave, using the CANopen communication protocol or RS232 communication to send commands to the servo drive device driving servo motor running. HCI using modified Sony handle, using digital tube display system operation status. In line with the FPGA collecting and processing sensor information, and control the robot upper mechanism movement with it to achieve an integral robot functions. This paper respectively describes all subsystems of the control system, emphasizing on the servo motor drive system, voltage converter module, serial port expansion module, DSP-FPGA interactive information systems. Finally, the paper briefly describes the problems encountered in the process of system debugging and corresponding solutions. Keywords mobile robot omnidirectional wheel chassis control system DSP CANopen

1引言1

1.1移动机器人概述.1

1.2移动机器人发展简介.1

1.3课题来源及主要研究工作.3

2移动机器人机械机构概述..5

2.1底盘机构...5

2.2提升机构...7

2.3伸缩臂.8

2.4本章小结..10

3控制系统总体设计...11

3.1电源供应系统..11

3.2主控制器DSP..12

3.3电机驱动系统..13

3.4通信端口扩展..17

3.5人机交互系统..17

3.6传感器及数据处理交互系统..21

3.7本章小结..22

4硬件系统设计...23

4.1电源转换模块设计..23

4.2通信端口扩展电路设计..26

4.3DSP-FPGA通信设计.30

4.4本章小结..31

5控制软件设计...32

5.1软件需求与分析32

5.2CAN总线的通信实现33

5.3RS232通信的实现..37

5.4手柄通信的实现39

5.5数码管显示的实现..40

5.6底盘运动算法的设计41

5.7本章小结..42

6系统调试及相应解决措施.43

6.1Elmo驱动盒问题及解决措施.43

6.2串口扩展问题及解决措施43

6.3DSP-FPGA连接问题及解决措施...44

6.4电源板问题及解决措施..44

结论45

致谢46

参考文献..47

附录A.49

附录B.57
1 引言 1.1 移动机器人概述电子技术的爆炸式发展，让人类逐渐从繁琐的体力劳动中解放出来。代表着人类科技高速发展体现的机器人走到了前台。移动机器人能够通过传感器信息和自身坐标定位，实现在复杂环境中面向目标运动。就驱动方式而言，一般可分为履带式、腿式和轮式移动机器人等[1]，其中履带式具有对地压力小，在松软地面具有良好的通过性，越障越濠能力强，但履带式移动平台速度慢，功耗大，转向易损坏地面，像现在很多施工车都不再采用履带底盘。足式机器人能够满足某些特殊性能需求，很好的适应复杂地形，但结构自由度过多，机构复杂，导致控制成本严重上升，且移动速度慢，效率低。相比之下，轮式机器人有着自重轻、承载大、机构简单、驱动和控制相对简便、机动灵活等优点，在非特殊要求的领域有着广泛的应用。移动机器人DSP运动控制系统的设计+程序:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_64793.html