【摘 要】
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"模块化设计"的概念最早由美国卡内基·梅隆大学提出,它是针对常规机器人设计方法提出的一种系统设计和建立的现代方法.采用模块化方法设计的机器人系统,具有重构性好、冗余
【出 处】
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哈尔滨工业大学(深圳) 哈尔滨工业大学
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"模块化设计"的概念最早由美国卡内基·梅隆大学提出,它是针对常规机器人设计方法提出的一种系统设计和建立的现代方法.采用模块化方法设计的机器人系统,具有重构性好、冗余度高、结构灵活、便于维护等优点,因而广泛应用于航天领域.随着微电子技术的发展,数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)成为高性能运动控制器的主要硬件平台,为实现复杂的控制算法提供了可靠的保障.DSP采用基于软件的控制策略,适合实现控制复杂,运算精度要求高的控制任务;而FPGA则是基于硬件实现控制算法,适合实现需要大规模并行计算、但控制算法简单、规则、运算精度要求较低的任务.可见,这两种方法具有很好的互补性,可以根据实际需要选择.文中主要讨论了关节控制控制系统的设计以及关节控制器的两种实现方法,论文具体内容如下:(1)介绍了模块化关节的机械结构和系统组成,在简化模型的基础上,设计了一体化关节的闭环控制系统;针对关节转动惯量变化等因素对关节性能的影响,设计了小脑模型神经网络关节控制器.(2)介绍了以Allegro公司的3936无刷直流电机驱动芯片为核心设计的功率放大电路.(3)在TI TMS320LF2407硬件平台上,实现了基于DSP的模块化关节控制器.软件设计采用模块化的设计思想,将软件划分为五个模块:主程序模块、检测模块、控制模块、脉宽调制模块以及通信模块.(4)在XILINX XC2S200硬件平台上,实现了基于FPGA的模块化关节控制器.论文简要介绍了FPGA的开发环境与设计流程.详细描述了系统的各个电路模块的设计:相对码盘译码器电路、M/T测速电路、PID控制电路,PWM输出电路以及串口通信电路.电路模块采用VHDL描述或用IP核搭建.
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