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基于ARM的漿果采摘機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制研究

作者: 時(shí)間:2016-12-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,農(nóng)業(yè)機(jī)械將進(jìn)入高度自動(dòng)化和智能化時(shí)期。漿果采摘機(jī)器人的應(yīng)用可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,改善勞動(dòng)條件,解決勞動(dòng)力不足等問題。漿果采摘機(jī)器人主要由機(jī)械手及末端執(zhí)行器、視覺及決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。本文將闡述如何利用ARM微處理器實(shí)現(xiàn)漿果采摘機(jī)器手的運(yùn)動(dòng)控制。

本控制系統(tǒng)采用ARM(Advanced RISC Machine)微處理器,其與單片機(jī)和DSP等相比具有很強(qiáng)的通用性,以其高速度、高性價(jià)比和低功耗等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

1 控制系統(tǒng)功能要求

漿果采摘機(jī)器人的主要執(zhí)行部分———機(jī)械手分為手臂和手腕兩部分。機(jī)械手如何躲避障礙物并能準(zhǔn)確到達(dá)果實(shí)目標(biāo)的位置是由機(jī)械手的自由度決定的,通常機(jī)械手在空間的位置和運(yùn)動(dòng)范圍主要取決于手臂部分的自由度,為了使機(jī)械手能夠到達(dá)空間的任一指定位置,其手臂部分至少應(yīng)具有3 個(gè)自由度。手腕部分自由度主要是用來調(diào)整末端執(zhí)行器在空間的姿態(tài),為了使末端執(zhí)行器在空間也能取得任意要求的姿態(tài),在理論上要求手腕部分也應(yīng)具有3 個(gè)自由度。其示意簡圖如圖1 所示。




控制系統(tǒng)的任務(wù)是從上位機(jī)接受指令,驅(qū)動(dòng)各自由度所對(duì)應(yīng)的電機(jī),從而使采摘機(jī)械手到達(dá)指定位置進(jìn)行作業(yè)。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

機(jī)器人控制系統(tǒng)一般需要滿足以下幾個(gè)基本要求。

①控制系統(tǒng)的小型化、輕型化和模塊化;

②控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性;

③系統(tǒng)的穩(wěn)定性和開放性。

為此將本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由主控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和反饋模塊三部分組成,如圖2 所示。

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