一種新的5自由度移動(dòng)機(jī)器人手臂及其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研制

為建立自主移動(dòng)機(jī)器人，本文提出了一種新的五自由度轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人手臂。作為控制系統(tǒng)的機(jī)械臂，研制了一個(gè)由主控制器和5個(gè)機(jī)動(dòng)臂關(guān)節(jié)控制器組成的分布式控制系統(tǒng)。主控制器和電機(jī)控制器分別開(kāi)發(fā)利用ARM微處理器和微處理器的TMS320c2407。設(shè)計(jì)出一種采用預(yù)先生成離線(xiàn)軌跡數(shù)據(jù)新的軌跡跟蹤算法的電機(jī)控制器。此外，開(kāi)發(fā)出基于OpenGL的軟件模擬運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂的3-D模擬器。進(jìn)行機(jī)器人系統(tǒng)的性能驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)跟蹤指定軌跡。
關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，移動(dòng)機(jī)器人手臂，微處理器，軌跡簡(jiǎn)介

1. 導(dǎo)言
最近，有著操作機(jī)械臂的獨(dú)立移動(dòng)機(jī)器人工作在危險(xiǎn)的環(huán)境，以代替人，幫助老人或殘疾人，博物館或展覽的向?qū)г谌宋沫h(huán)境中已開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)。作為研究移動(dòng)機(jī)械手的協(xié)調(diào)和控制的機(jī)械手適合耕種的理論，湯普森等人研究了（ 1995年）。KoYachi（ 1995年）等進(jìn)行了一個(gè)集成的運(yùn)動(dòng)控制和操縱應(yīng)用于戶(hù)外的開(kāi)發(fā)研究和黃，菅和Tanie （ 1998年）研究了沿某一理想的終點(diǎn)軌跡獲得移動(dòng)機(jī)械手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)的方法，佩里爾，Dauchez和皮埃羅（ 1998年）進(jìn)行了這樣的研究，重型工業(yè)機(jī)器人PUMA560受雇及其全球運(yùn)動(dòng)從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)要考慮到不同的制約因素，以及設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)的移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的人HadalY-2是由森田世埠亞，和菅（ 1998年）研究。
特別是，在移動(dòng)機(jī)器人的雙足步行機(jī)器人的承載能力有限。因?yàn)樗鼞?yīng)該承載的控制系統(tǒng)，電池和傳感器本身，輕加權(quán)機(jī)器人手臂是必需的。輕加權(quán)機(jī)器人手臂已開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，以?xún)勺悴叫袡C(jī)器人為例，如原田（ 2005年）研究的ASIMO（ asimo.honda.com ）HRPII，和金等人（ 2003年）研究的KHR。
在控制系統(tǒng)中，相同類(lèi)型的微處理器是機(jī)械臂和自主移動(dòng)機(jī)器人的基本要求，因?yàn)樗鼈兪窃谙嗤目刂平Y(jié)構(gòu)。雖然高容量的微處理器，如個(gè)人電腦，由于需要快速處理和大存儲(chǔ)容量的控制系統(tǒng)的自主移動(dòng)機(jī)器人，包括機(jī)器人手臂，由于大尺寸和重量處理器，它幾乎是不可能板載。特別是，不像工業(yè)機(jī)器人，由于機(jī)器人移動(dòng)的有板載控制系統(tǒng)，電池和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其控制系統(tǒng)的限制是體積小，重量輕，但具有較高的性能。在這一原因，應(yīng)選擇最適當(dāng)?shù)奈⑻幚砥髦g的一小或中等規(guī)模，并組成一個(gè)高效率的控制系統(tǒng)。因此，在微處理器裝置Atmega （ ATmega128用戶(hù)手冊(cè)） ， Inte180xx （ www.intel.com ） ，ARM（ www.samsung.come ，PIC， www.microclrip.com ） ，和dsp24xx