基于cortex-a8的工业机器人示教器硬件平台设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要随着工业机器人在各行各业的广泛发展，对工业机器人可选件之一的工业机器人示教器的性能有了更高的要求。当前用于生产的机器人都需要通过示教器对其进行手动示教，控制机器人到达指定位置，然后反复调整机器人的位置、运动状态，利用机器人编程语言进行在线编程，完成指定运动轨迹的重复回放，完成示教功能。针对目前工业机器人示教器硬件存在的功能单一，现场操作麻烦，上层应用程序开发资源少，难度大，上下位机通信速度慢、不稳定等问题，本文开发了一种基于Cortex-A8+Android操作系统的高性能通用机器人示教器硬件平台。本文主要研究内容如下：在分析了国

2、内外的机器人示教器硬件平台结构、示教器功能需求以及Cortex-A8高性能的基础上，提出了Cortex-A8搭载Android操作系统的示教器的总体设计方案，并且确定了各个功能子模块的硬件方案。充分利用Cortex-A8高性能、低功耗和丰富外设资源的特点，设计了高性价比、多功能的机器人示教器硬件平台。通过对PCB的叠层设计，整体信号的布局布线和关键高速信号的处理，完成了对示教器硬件平台的可靠性分析。通过研究Android操作系统的基本框架和基本原理，完成了U-Boot、Android内核和Android文件系统的分析与移植。通过配置Android内核，使之支

3、持UBIFS格式文件系统。利用U-Boot支持对NANDFLASH的读写操作，完成了Android操作系统的自动固化。针对Android操作系统启动慢问题，通过分析Android的启动各个阶段，优化了启动过程，缩短启动时间。最后配合机器人控制器完成对机器人示教器硬件平台的整机测试，主要测试了LCD、触摸屏、USB和通信功能，并测试了Android优化前后的启动时间。结果显示示教器各个功能模块能够正常工作，并且Android系统启动时间大大缩短。关键词：工业机器人示教器Cortex-A8Android系统U-BootAndroid内核I华中科技大学硕士学位论文

4、AbstractInordertoapplyindustrialrobotsindifferentfield,highrequestshavebeenproposedforimprovingtheperformanceofindustrialrobotteachingpendant,asoneofindustrialrobotsoptionalpieces.Teachingpendantisusedtohandletheteachingprocedure,whichmainlyconsistsofmanualteachingandonlineprogramm

5、ing.Manualteachingincludescontrollingthemovementofrobothandtoreachthespecifiedspot,adjustingthepostureofarmsandrecordingthepositioninformation.Andonlineprogrammingisusedtocontroltherobottomovealongthetrajectoryincirculation.Thereareseveralproblemsexistinginhardwaresystemofcommonind

6、ustrialrobotsteachingpendant,suchassinglefunction,troublesomeon-siteoperation,insufficientresourcesforapplicationdevelopmentinupperlayer,slowandunstablecommunicationbetweenmasterandslavedevices.Tosolvetheseproblems,ahigh-performanceanduniversalindustrialrobotteachingpendanthardware

7、system,basedonCortex-A8andAndroidoperatingsystem,hasbeendesignedandrealizedinthisthesis.Thethesisisorganizedasfollows:Demandofteachingpendanthardwareandstructureofrobothardwareplatformfromhomeandabroadhavebeenanalysedandinvestigatedatfirst.Consideringthehigh-performanceofCortex-A8,

8、anoveralldesignschemeandha