2021年機械臂控制系統(tǒng)的設(shè)計

機械臂控制系統(tǒng)的設(shè)計歐陽光明(2021.03.07)1引言近年來，隨著制造業(yè)在我國的高速成長，工業(yè)機器人技術(shù)也獲得了迅速的成長。根據(jù)負載的年夜小可以將機械臂分為年夜型、中型、小型三類。年夜型機械臂主要用于搬運、碼垛、裝配等負載較重的場合；中小型機械臂主要用于焊接、噴漆、檢測等負載較小的場合。隨著國外工業(yè)機器人技術(shù)的不竭成長，尤其是一些中小型機器人，它們具有體積小、質(zhì)量輕、精度高、控制可靠的特點，甚至研收回更為輕巧的控制箱，可以在工作區(qū)域隨時移動，這樣年夜年夜便利了工作人員的操縱。在工業(yè)機器人的應(yīng)用中最罕見的是六自由度的機械臂。它是由6個自力的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串連形成的一種工業(yè)機器人，每個關(guān)節(jié)都有各自自力的控制系統(tǒng)。2機械臂硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1機械臂構(gòu)型的選擇要使機器臂的抓持器能夠以準(zhǔn)確的位置和姿態(tài)移動到給定點，這就要求機器人具有一定命量的自由度。機器臂的自由度是設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，其數(shù)目應(yīng)該與所要完成的任務(wù)相匹配。為了使裝置在雙輪自平衡機器人上的機械臂能夠具有完善的功能，能夠完成龐雜的任務(wù)，將其自由度數(shù)目定為6個，這樣抓持器就可以達到空間中的任意位姿，并且不會呈現(xiàn)冗余問題。在確定自由度后，就可以合理的安插各關(guān)節(jié)來分派這些自由度了。由于計算數(shù)值解遠比封閉解費時，數(shù)值解很難用于實時控制，這樣，后3個關(guān)節(jié)就確定了末端執(zhí)行器的姿態(tài)，而前3個關(guān)節(jié)確定腕關(guān)節(jié)原點的位置。采取這種辦法設(shè)計的機械臂可以認為是由定位結(jié)構(gòu)及其后面串連的定向結(jié)構(gòu)或手腕組成的。這樣設(shè)計出來的機器人都具有封閉解。另外，定位結(jié)構(gòu)都采取簡單結(jié)構(gòu)連桿轉(zhuǎn)角為0或90°的形式，連桿長度可以不合，可是連桿偏距都為0，這樣的結(jié)構(gòu)會使推倒逆解時計算簡單。定位機構(gòu)是涉及形式主要有以下幾種：SCARA型機械臂，直角坐標(biāo)*歐陽光明*創(chuàng)編2021.03.07型機械臂，圓柱坐標(biāo)型機械臂，極坐標(biāo)型機械臂，關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機械臂等。SCARA機械臂是平面關(guān)節(jié)型，不克不及滿足本文對機械臂周邊3維空間任意抓取的要求；直角坐標(biāo)型機械臂投影面積較年夜，工作空間小；極坐標(biāo)方法需要線性移動，機械臂如需較年夜的工作空間，則臂長較長；和其他類型相比關(guān)節(jié)型機械臂在其工作空間內(nèi)干涉是最小的，是一種較為優(yōu)良的結(jié)構(gòu)。所以初步確定本文機械臂構(gòu)型為關(guān)節(jié)型。2.2臂桿長度簡直定機械臂的臂桿設(shè)計如表21所示：表21機械臂臂桿長度臂體名稱年夜臂L1小臂L2機械手長度（mm）5505001502.3機械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計2.3.1關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)計劃為了便于機械臂關(guān)節(jié)的模塊化涉及和簡化結(jié)構(gòu)，本設(shè)計使用機電直接連接減速器，減速器連接臂體連接結(jié)構(gòu)。圖21是關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)動力傳遞計劃。圖21關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)動力傳遞計劃使用這種聯(lián)接方法因中間零件少，故形變量與回程間隙都較小，且能堅持較高的結(jié)構(gòu)剛度。2.4關(guān)鍵部件的選型2.4.1關(guān)節(jié)負載的估算各關(guān)節(jié)的靜態(tài)參數(shù)是驅(qū)動元件的選擇和關(guān)節(jié)傳動零件選擇的重要依據(jù)。由機器人動力學(xué)相關(guān)知識可知完整的機器人動力學(xué)方程為:式中一般使用靜力學(xué)辦法和動力學(xué)辦法計算機器人的動力參數(shù)，速度較低的機械，在運行過程中，慣性引起的動載荷較小，一般使用靜力學(xué)辦法，忽略C和F的影響。而對運行速度較高機械，其動載荷也較年夜，即C項的影響較年夜，甚至超出靜載荷；且粘滯摩擦也較年夜，同時考慮靜載荷和動載荷，需使用動力學(xué)計算。本文的設(shè)計要求是一款可以裝置在全向移動平臺上的輕型機械臂，對關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)速度要求不高，因此估算機械臂力矩時采取靜力學(xué)辦法。圖22機械臂受力簡圖估計關(guān)節(jié)力矩之前，首先假設(shè)每個關(guān)節(jié)的重力作用集中在中心，將連桿的重量均分于各關(guān)節(jié)，機械臂受力簡圖如圖22所示，使用靜力學(xué)辦法計算關(guān)節(jié)所受力矩的最年夜值。六自由度機械臂三維靜態(tài)仿真圖如圖23所示：圖23三維靜態(tài)仿真圖2.4.2關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)機電的選型機械臂的驅(qū)動系統(tǒng)，有三種基本類型，即電動驅(qū)動、液壓驅(qū)動和氣動驅(qū)動，也可以根據(jù)需要組合成為復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。機電驅(qū)動目前機械臂上使用最多的一種驅(qū)動方法是電動驅(qū)動，它利用各種機電產(chǎn)生的力和力矩，直接或通過機械傳動裝置來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。這類系統(tǒng)效率比液壓驅(qū)動和氣動驅(qū)動系統(tǒng)高，且電源便利，所以在機器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動的主要優(yōu)點是功率密度年夜。液壓缸也可直接作為臂體的一部分，因而結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。由于液壓油液的不成壓縮性，系統(tǒng)的固有頻率較高，快速響應(yīng)好，可實現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向。液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)過載呵護，舉措平穩(wěn)、耐沖擊、耐振動、防爆性好。氣動驅(qū)動氣動驅(qū)動系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源便利、結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、維修便利。與液壓驅(qū)動系統(tǒng)相比，同體積條件下功率較小，也難以進行速度控制，多用于中、小負荷且精度要求不高的機器人控制系統(tǒng)中。綜上，本設(shè)計決定使用電動驅(qū)動方法為機械臂提供動力，步進機電為驅(qū)念頭電。2.4.3驅(qū)動系統(tǒng)減速器的選型結(jié)合上文，本文將使用步進機電為驅(qū)念頭電為機械臂提供動力，結(jié)合各關(guān)節(jié)受力和機械臂關(guān)節(jié)傳念頭構(gòu)組合方法，應(yīng)在驅(qū)念頭電和機械臂關(guān)節(jié)間裝置減速器做扭矩適配，降低輸出軸的速度，增年夜輸出扭矩。一般行星齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、諧波減速器、齒輪減速器等可以和步進機電適配。1、行星齒輪減速器行星齒輪減速器通常由一個或者多個外部齒輪圍繞著一個中心齒輪旋轉(zhuǎn)，就像行星繞著太陽公轉(zhuǎn)一樣。在工作狀態(tài)中多個行星齒輪協(xié)同工作，因而承載能力年夜，屬純扭矩傳動，工作平穩(wěn)。單級行星齒輪減速器的減速比一般較小，需要增加減速比時只需增加行星輪系的級數(shù)即可，而整體體積變更較小。2、蝸輪蝸桿減速器蝸輪蝸桿減速器的傳動比年夜，一般為1080，也可以達到80以上。另外，蝸輪蝸桿減速器機械結(jié)構(gòu)緊湊、熱交換性能好、工作平穩(wěn)、噪聲小、具備機械自鎖能力，平安性高。3、諧波減速器波產(chǎn)生器，柔輪，剛輪是諧波減速器的三年夜部分，諧波齒輪減速器傳動結(jié)構(gòu)簡單，減速比高，同時嚙合的齒數(shù)多，運行平穩(wěn)、傳動承載力年夜，齒側(cè)間隙小，傳動精度高，傳動誤差只有普通圓柱齒輪傳動的1/4左右，傳動空程小，適用于反向轉(zhuǎn)動，在機器人領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但對柔輪資料有較高的強度要求，工藝龐雜。4、齒輪減速器圓柱齒輪減速機構(gòu)為定傳動比齒輪機構(gòu)，其傳動準(zhǔn)確，平穩(wěn)高效，傳動功率規(guī)模和速度規(guī)模年夜，廣泛用于各種儀器儀表中，但其制造和裝置精度要求高，高減速比時結(jié)構(gòu)較為龐雜，體積一般較年夜。綜上，初步去確定使用諧波齒輪減速器，減速比年夜，傳動精度高，體積小巧，輸入軸與輸出軸軸線重合，可很便利地與步進機電組合裝置成為機械臂關(guān)節(jié)的一部分，同時便于機械臂的模塊化設(shè)計。本文將采取HarmonicDriveCSFmini系列組合型諧波減速器，其中腰關(guān)節(jié)采取型號為CSF141002XHF；肘關(guān)節(jié)俯仰和肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)采取CSF111002XHF，腕俯仰采取CSF81002XHF。2.4.4機電驅(qū)動器的選型雖然步進機電廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，但步進機電其實不克不及像普通的直流機電那樣通過控制輸入的等效電壓就可以驅(qū)動和調(diào)速。它必須利用電子電路，將直流電釀成分時多相時序控制電流，用這種電流為步進機電供電，步進機電才干正常工作。罕見的有單片機I/O直接控制，步進機電驅(qū)動芯片、運動控制卡。1、單片機I/O直接控制方法使用單片機內(nèi)部的鎖存器、計數(shù)/按時器，和并行I/O接口，可*歐陽光明*創(chuàng)編2021.03.07以實現(xiàn)對步進機電的控制，脈沖環(huán)形分派器的功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)完成，通過軟件中斷方法實現(xiàn)步進機電的變速控制，修改通電順序則可修改轉(zhuǎn)向。2、步進機電專用驅(qū)動芯片步進機電專用驅(qū)動芯片一般集成度較高，外圍電路簡單,一般有ENABLE、STEP和DIR三個輸入端，ENABLE為使能端，使能有效時方可驅(qū)動步進機電；STEP為脈沖輸入，輸入一個脈沖，即可驅(qū)動步進機電產(chǎn)生微動；DIR為標(biāo)的目的，修改DIR邏輯電平即可換向。3、運動控制卡驅(qū)動控制通過計算機可直接控制步進機電，運動控制卡是專用于步進機電控制的PC插卡，是應(yīng)對龐雜系統(tǒng)的控制而呈現(xiàn)的，一般可同時控制十幾臺甚至幾十臺步進機電的運動，一般價格很高。綜上，本設(shè)計將使用步進機電專用驅(qū)動芯片來驅(qū)動步進機電。其中肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)俯仰有自鎖需求，使用東芝THB71283A128高細分步進機電專用驅(qū)動芯片驅(qū)動，其他軸選用A4988微步驅(qū)動器。表23步進機電驅(qū)動芯片相關(guān)參數(shù)型號最高耐壓電流使用溫度自鎖性能細分模式THB712840VDC±3.3A4085(°C)半流鎖定1128(8種)A498835VDC±2A2085(C)無116(5種)2.4.5傳感器的選型本文將使用步進機電和諧波齒輪減速器為機械臂提供動力，步進機電只需要通控制驅(qū)動脈沖的數(shù)量，即可簡單實現(xiàn)較高精度的定位，并使工作物在精確地停在目標(biāo)位置。步進機電以細分后的步距角為基本單位進行定位。以兩相機電為例，其步距角為1.8°，使用1/16細分方法進行驅(qū)動，那么每給驅(qū)動器一個脈沖步進機電轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度為角度=1.8°*1/16=0.1125°，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周需要脈沖數(shù)為360°/0.1125°=3200，需要旋轉(zhuǎn)到其他任意角度的計算方法與上式相同。本文使用限位開關(guān)的型號為Omron微動開關(guān)SS5擺桿型限位開關(guān)。表24微動限位開關(guān)參數(shù)型號按鍵力度接觸規(guī)格觸發(fā)精度耐熱溫度SS51.47N1C（雙投型）±0.5mm85°2.4.6下位機的選型對機器臂控制，需要對多臺機電進行聯(lián)動控制。為了實現(xiàn)多臺機電之間的通信和控制，必須建立一套數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)來完成主計算機與各運動控制單位間的數(shù)據(jù)交換?；诂F(xiàn)場總線的散布式控制技術(shù)能夠解決這些問題。但罕見的散布式控制系統(tǒng)又有USB總線，SERCOS總線，RS485總線和CAN總線等這幾種。本設(shè)計將采取RS485總線來實現(xiàn)機械臂的散布式控制。本設(shè)計選用了TI公司的2000系列DSPTMS320LF2407作為控制單位。其時鐘頻率可達40MHz，具有高速的處理能力，片內(nèi)資源豐富，特別是它特有兩個內(nèi)置事件管理器模塊（EVA、EVB）。通過JTAG接口可以便利的對DSP進行全速的在系統(tǒng)調(diào)試仿真。TMS320LF2407的電源電壓為3.3V，正常下作電流為80mA左右，抗干擾能力較強。2.4.6.1關(guān)節(jié)控制器硬件電路關(guān)節(jié)控制器是以DSP芯片為核心，芯片自己及其外圍電路的性能直接決定了系統(tǒng)的性能。故芯片的選擇及其外圍電路的設(shè)計，也就顯得十分的重要。下面將通過單個模塊電路的方法辨別介紹控制器硬件電路。⑴電源電路通過開關(guān)電源，接入B0505LS模塊產(chǎn)生穩(wěn)定的的5V電壓作為TPS7333芯片的供電電壓，管腳8做為2407的上電復(fù)位信號。管角5,6通過濾波電容輸出作為2407的供電電壓（3.3V）。如圖25。圖24電源電路⑵時鐘電路TMS320LF2407的時鐘源可以來自外部有源晶振也可以用晶體，利用內(nèi)部振蕩器。一般經(jīng)常使用外部時鐘輸入，因為使用外部時鐘時，時鐘的精度高、信號比較穩(wěn)定，夕卜部時鐘電路和鎖相環(huán)電路如圖26所示。圖25時鐘電路⑶JTAG接口電路仿真接口電路如圖27所示.目標(biāo)條理的TI調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)使用5個標(biāo)準(zhǔn)的IEEE1149.1（JTAG）信號（TRST、TCK、TMS、TDI、TDO）和*歐陽光明*創(chuàng)編2021.03.07兩個TI擴展口(EMU0、EMU1)。JTAG目標(biāo)器件通過專用的仿真端口支持仿真，此端口由仿真器直接拜訪并提供仿真功能。JTAG接口電路為仿真器與微機的接口電路，便于系統(tǒng)進行在線調(diào)試。圖26JTAG電路外接SRAM電路TMS320LF2407最多可尋址64K的外部法度空間和64K的外部數(shù)據(jù)空間。由于控制算法的需要，本系統(tǒng)需擴充外部RAM。TMS320LF2407片內(nèi)的Flash可用作法度存儲器，但在開發(fā)階段使用Flash作為法度存儲器極為便利，因為每一次法度的修改都需要對Flash進行清除、擦除和編程操縱，并且進行CCS調(diào)試時只能設(shè)置硬件斷點，故從調(diào)試的角度考慮，應(yīng)擴充法度RAM。這里用的是CY7C1021V33芯片，它是64K*16bit的SRAM，存取時間為15ns，故不需要拔出等待周期，可包管系統(tǒng)全速運行。圖28為外接SRAM擴展電路圖。圖27SRAM擴展電路圖編碼器處理電路增量式編碼器信號處理電路如圖29所示。圖28增量式編碼器信號處理電路霍爾接近開關(guān)電路本設(shè)計選用A31443E常開型霍爾接近開關(guān)。其接法如圖210，提供電壓為5V，由于輸出采取了集電極開路門，必須通過10K的上拉電阻接到5V電源上。當(dāng)磁源的某一極與霍爾傳感器的距離達到一定規(guī)模以內(nèi)時，輸出低電平，不然輸出高電平，不需要外接放年夜電路。一套關(guān)節(jié)控制器將采取3支霍爾接近開關(guān)。HALL1、HALL2辨別固定在關(guān)節(jié)控制器運動的極限位置，其信號通過IOPE5、IOPE6不竭查詢。HALL3用于絕對零位檢測，采取中斷的方法。圖29霍爾接近開關(guān)的接法2.5機械臂的模塊化設(shè)計機械臂的年夜小臂體和關(guān)節(jié)在整個機械臂中具有高度的相似*歐陽光明*創(chuàng)編2021.03.07*歐陽光明*創(chuàng)編2021.03.07性，同時機械臂是機電一體化的典范，其主體結(jié)構(gòu)和聯(lián)接結(jié)構(gòu)都有一定的龐雜性，而采取模塊化設(shè)計思想，可以一定水平上簡化設(shè)計流程，只需對不合的應(yīng)用對象進行少量修改即可完成組合適配。2.5.1旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計機械臂的基本單位有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和俯仰關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)具有相似性，本文重點介紹旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包含有機電、減速器、編碼器、制動器以及其他附件，本文使用步進機電直連諧波減速器的驅(qū)動方法，使用限位微動開關(guān)確定機械臂初始定位零點，以計步進機電已發(fā)脈沖數(shù)為關(guān)節(jié)相對旋轉(zhuǎn)角度參考，是一個開環(huán)的運動控制系統(tǒng)，動力傳遞鏈路為：機電波產(chǎn)生器柔輪剛輪一輸出軸。機械臂的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊在運行過程中會受到來自機械臂末真?zhèn)€彎矩，因此需要對輸出軸做軸向和徑向卸荷，減少輸出軸的負載，包管系統(tǒng)的剛度，延長使用壽命。一般來說，一根軸需要兩個支點，每個支點由一個或一個以上的軸承組成，每組軸承間有以下三種經(jīng)常使用的配置辦法。1、雙支點各單向固定這種軸承配置經(jīng)常使用兩個反向裝置的圓錐滾子軸承或角接觸球軸承，兩個軸承各限制軸向一個標(biāo)的目的的軸向移動。這種配置方法軸向移動限制比較精確、也便于調(diào)整軸承的預(yù)緊水平。另外深溝球軸承也可用于雙支點各單向固定，通過調(diào)整外殼與軸承端蓋端面的厚度來賠償軸的受熱伸長，因而這種配置方法不適合需要對軸做精確軸向定位的場合。2、一支點雙向固定，另一端支點游動對熱伸長量較年夜的軸，這種軸一般跨距較年夜且工作溫度較高，應(yīng)該采取一支點雙向固定，另一支點游動的支撐結(jié)構(gòu)。其雙向固定端需要使用能接受雙向軸向載荷的軸承，內(nèi)外圈都需要固定。3、兩端游動支撐對人字齒輪軸，由于自己具有相互間的軸向限位作用，其中只需包管一根軸與機座有相對固定的軸向位置，另一根軸上的兩個軸承必須游動，避免人字齒輪卡死或兩側(cè)受力不均勻。本文將采取一支點雙向固定，另一端支點游動的方法組合成卸荷軸承組，其中雙向固定端使用深溝球軸承，游動端使用滾針軸承。其中腰關(guān)節(jié)使用型號為HRB618092Z、SKFHK5020,肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)使用型號為HRB618062Z、SKFHK3512。2.5.2旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計各運動軸基于模塊化設(shè)計，設(shè)計時已考慮各運動軸的聯(lián)接，使用簡單的金屬板件便能將各運動軸連接可靠，并具有一定的剛度。本文各運動軸均為法蘭端面輸出，與金屬板材間通過螺釘聯(lián)接固定，依靠金屬板與法蘭端面的摩擦力傳遞扭矩到金屬板材。圖211為肩關(guān)節(jié)聯(lián)接金屬板材機械加工工程圖：圖210肩關(guān)節(jié)聯(lián)接金屬板2.5.3抓手的設(shè)計一款通用型的機械臂應(yīng)該具有抓取多種物體的能力，也為某一目標(biāo)物體專門設(shè)計一款抓手，因而在設(shè)計機械臂臂體與機械抓手時，需要設(shè)計一個合理的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，以便機械抓手能夠快速更換。機械抓手在抓取物體時需要堅持一定的夾持力，本文將使用舵機為機械手爪提供動力，舵機在旋轉(zhuǎn)到位后能繼續(xù)提供一定的扭矩以堅持夾持狀態(tài)。使用舵機型號為TowerProMG945全金屬齒舵機，表25舵機型號及相關(guān)參數(shù)型號舵機類型機械尺寸(mm)扭力工作電壓工作死區(qū)MG945模擬舵機40.7*19.7*42.912kg/cm(6V)4.86V5us圖212為和機械抓手配合的臂體聯(lián)接結(jié)構(gòu)。同理只要末端執(zhí)行器設(shè)計為可與該聯(lián)接結(jié)構(gòu)配合，即可實現(xiàn)更換，以完成對不合物體的抓取任務(wù)。圖211機械臂執(zhí)行器聯(lián)接結(jié)構(gòu)3機械臂軟件系統(tǒng)設(shè)計整個機械臂控制系統(tǒng)軟件包含主計算機監(jiān)控軟件和各關(guān)節(jié)控制器軟件。主計算機接收目標(biāo)位姿數(shù)據(jù)，完成路徑規(guī)劃算法。另外，主計算機要實時讀取關(guān)節(jié)控制器的反響數(shù)據(jù)，記錄機械臂的以后位姿,并顯示在屏幕上。不但直線運動、點到點運動、復(fù)位舉措的完成需要主計算機監(jiān)控軟件協(xié)調(diào)，并且像各關(guān)節(jié)絕對位置簡直定過程、各關(guān)節(jié)運動規(guī)模是否越界也必須由主計算機實時介入，及時做出決策。主計算機還要提供給用戶友好的人機交互界面，便利于用戶輸入各*歐陽光明*創(chuàng)編2021.03.07種命令，存儲設(shè)置好的參數(shù)，允許數(shù)據(jù)以表格或者曲線等形式導(dǎo)出。3.1關(guān)節(jié)控制器軟件設(shè)計3.1.1PID控制算法關(guān)節(jié)控制器TMS320LF2407來實現(xiàn)，完成機電的位置環(huán)控制和速度環(huán)控制，如圖31所示。位置環(huán)的控制周期設(shè)為2ms，速度環(huán)的控制周期也設(shè)為2ms。由于采取了速度環(huán)，系統(tǒng)的靜態(tài)性性能可以獲得顯著提高。兩個閉環(huán)都采取積分別離PD控制，根據(jù)實際調(diào)試情況，可以對控制律進行適當(dāng)?shù)幕?。零位霍爾接近開關(guān)在系統(tǒng)上電時用于較粗略簡直定機電的絕對位置，再結(jié)合增量編碼器的Z通道的信號，就可以較精確簡直定出機電的絕對位置。主計算機路徑規(guī)劃求得的目標(biāo)位置，應(yīng)該換算成增量碼盤的脈沖數(shù)后，再發(fā)給關(guān)節(jié)控制器。關(guān)節(jié)控制器利用它和從增量編碼器實際測得的脈沖數(shù)進行比較，利用積分別離PID算法求解位置環(huán)的控制量。3.1.2關(guān)節(jié)控制器法度流程主法度的流程圖如32所示：圖31主法度流程圖寄存器初始化操縱主要包含：設(shè)置CPUCLK為外部晶振的2倍頻，即16MHZ；設(shè)置串口通訊波特率為：38.4kbPs；設(shè)置按時器/計數(shù)器相關(guān)寄存器；設(shè)置QEP電路單位相關(guān)寄存器；設(shè)置中斷控制寄存器等等。串口數(shù)據(jù)接收中斷辦事法度流程圖如33所示。在中斷辦事法度中，讀取數(shù)據(jù)接收寄存器中的數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)接收區(qū)，而其實不作任何進一步闡發(fā)和處理。數(shù)據(jù)接收區(qū)是內(nèi)存中暫時寄存數(shù)據(jù)的區(qū)域，當(dāng)存滿一條完整指令信息