基于ARM的嵌入式系統(tǒng)在機器人控制系統(tǒng)中的應用

本軟件中傳感器數(shù)據的讀取、校驗、提取、處理均按照NMEA0183標準進行，便于系統(tǒng)升級。

系統(tǒng)可定制主要是考慮到針對不同機器人其上層軟件不盡相同。

4 實驗研究

應用于7自由度串聯(lián)機器人

為了驗證該機器人控制系統(tǒng)的性能，設計了場景試驗：7自由度串聯(lián)機器人首先抓取第一工件放在加工臺上；把其它兩個工件依次前移；最后把加工完的工件放在最后的位置上，整個過程如圖6～圖9所示。

機器人完成這個任務所要經過的過程：①機器人抓取第一個工件，并把它放在加工臺上，如圖2～圖3所示；②機器人把第2個工件移到第一個位置，準備進行加工，如圖4～圖5所示；③把第三個工件移到第二個位置上，圖6～圖7所示；④機器人抓取加工好的工件，并把它放在第三個位置上，如圖8～圖9所示。

這樣一個循環(huán)周期便完成了一個工件的加工，可使后面的工件依次得到加工。

在該控制系統(tǒng)內，上位機(S3C2410)首次算好1000個點，通過RS485總線傳送給每個下位機控制器并把這些點存于下位機FLASH中。每個下位機運行各自的點，每當運行的點數(shù)超過500時，便向上位機要500個數(shù)據。這樣節(jié)省了上下位機交互的時間，改善了串聯(lián)機器人的同步性，提高了跟蹤精度。另外，由于ARM9的存在，不需要計算機的控制。上述7自由度串聯(lián)機器人的每個動作都是“自主”完成的，即沒有計算機的控制。

通過實驗證明，該控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好，實時性，可以在惡劣的環(huán)境下工作，通用性較強。

5結論

本文中設計的嵌入式機器人控制系統(tǒng)在七自由度串聯(lián)機器人上的應用取得了一定成效，實時性、可靠性、通用性均有良好的表現(xiàn)，其體積小、功耗低，實際情況比較令人滿意；此控制系統(tǒng)在上位機（ARM）中寫控制算法，通過總線方式對下位機（DSP）進行控制，而不需要計算機的控制，可獨立自主的判斷如何動作。目前，該嵌入式控制系統(tǒng)的性能上還存在著諸多不足，主要表現(xiàn)在控制器中的控制算法的設計和功能的完善上，這也是今后努力的方向。

本文的創(chuàng)新點是機器人的自主性質，即機器人有自己的“判斷能力”，不須計算機控制。

參考文獻

[1]Richard M.Murray, Li Zexiang, S.Shanker Sastry. A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation[M]. America: CRC Press, 1994.

[2]Weihai Chen, Guilin Yang, Edwin Hui Leong Ho. Interactive-Motion Control of Modular Reconfigurable Manipulators[J]. Proceedings of the 2003 IEEE/RSJIntl. Conference on Intelligent Robots and SystemsLas Vegas, Nevada . October 2003.

[3]L. Romdhance. Design and analysis of a hybrid serial parallel manipulator[J]. Mechanism and Machine Theory.1999,34:1037-1055.

[4]Karim Yaghmour. Building Embedded Linux Systems[M]. America: O'Reilly, 2004.

[5] Michael Barr. Programming Embedded Systems in C and C++[M].America: O'Reilly, 2001.

[6]John Catsoulis. Designing Embedded Hardware[M]. America: O'Reilly,2001.

[7]嚴麗平,曾輝,宋凱.嵌入式智能家庭網關的研究與設計[J]. 微計算機信息. 2005,2: 14~16.

[8] 孫天澤,袁文菊,張海峰. 嵌入式設計及LINUX驅動開發(fā)指南——基于ARM 9處理器[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[9] 陳渝,李明,楊曄. 源碼開放的嵌入式系統(tǒng)軟件分析與實踐——基于SKYEYE和ARM開發(fā)平臺[M].北京:北京航空航天大學出版社,2004.

[10] 周立功.ARM微控制器基礎與實踐[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2003.

[11] 李駒光,聶雪媛,江澤明.ARM應用系統(tǒng)開發(fā)詳解.[M]北京:清華大學出版社,2003.

[12] 劉和平,王維俊，江渝.TMS320LF240xDSPC語言開發(fā)應用[M]. 北京:北京航空航天大學出版社.2003.

[13] 王松,李新軍,梁建宏.微小型機器人嵌入式自駕儀設計[J]. 北京航空航天大學學報.2005，31(7):775-779.